中幼龄粗枝云杉(Picea asperata)根系的觅食能力

于四川省理县米亚罗林区选择幼龄期及中龄期两种生长阶段粗枝云杉个体为研究对象,采用挖掘法搜集全部根系,基于根系生物量及形态指标,从觅食器官总量角度定量衡量研究对象根系的觅食能力,并结合根序分级理论,基于前五级根序生理指标对其细根内部组分觅食效率进行评价,揭示其异质性规律.结果显示,9年、12年和29年生云杉侧根总生物量分别为154.50、2 195.27、7 380.60 g,总表面积分别为3 295.38、39 564.93、179 023.54 cm2,其中细根生物量依次为27.74、188.79、1 022.89 g,总表面积分别为2 353.97、19 395.49、98 551.54 cm2.根系比根长、总氮含量同根系觅食能力存在正相关关系.随着根序的增加,云杉前五级根系比根长、总氮含量呈显著下降趋势(P=0.000),因此,一级根至五级根根系觅食能力逐渐下降,细根内部组分觅食能力存在显著异质性.其中,一级根比根长和总氮含量远远大于其他根序,是云杉细根内部觅食能力最高的部分.云杉前五级根序非结构性碳水化合物(NSC)及其组分含量较低,随根序增加无显著变化规律,各根序自身NSC储量无法成为其觅食行为的主要能量供应源.上述研究结果为植物行为学研究,乃至森林地下生态学过程研究提供了基础数据,同时进一步丰富了对树木根系结构与功能的认识.     

Morphological and physiological response of different root orders to biochar addition in continuous cropping cotton in Xinjiang,China北大核心CSCD

为缓解新疆棉花连作障碍,充分挖掘棉花根系生物学潜力,以新疆棉花根系为研究对象,采用模块根分级的方法探究不同根序根系的形态和生理特征以及它们对添加生物炭(BC)的响应.结果表明:根序对两个时期的生理指标、形态指标和根系生物量有显著影响.随着根序级的增加,吐絮期根系的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、全非结构性碳水化合物含量、第二和第三模块根的平均直径和根系生物量不断增加,两个时期比根长、比表面积和吐絮期组织密度不断减小.与对照相比,添加BC增加蕾期第一、第二模块根的可溶性蛋白含量分别为30.7%和21.8%,增加第一模块根的全非结构性碳水化合物含量79.8%、可溶性糖含量151%、比根长182%和比表面积193%,增加第二模块根的组织密度124%、吐絮期第一模块根的比根长6.3%和第一、第二模块根的组织密度分别为51.2%和23.8%.综上所述,棉花不同根序根系在生理和形态上存在异质性;第一模块根对BC添加最敏感,且BC使其在形态上更细更长,生理上活性更强,这有利于棉花对养分的吸收.(图4表3参57)     

玉米根系形态对土壤Cd和芘复合污染的响应

植物根系在逆境胁迫下通过改变其形态及分布来适应不利的生长环境,根系的形态变化是植物适应外界环境（特别是土壤环境）的一个重要机制。采用盆栽模拟试验探讨了Cd＋芘复合污染对两种基因型玉米（Zeamays L.）（白玉米和黑玉米）根系形态学参数（根长、根表面积、根体积、根平均直径及不同根直径等级分布）的定量化影响。与对照未污染相比,Cd＋芘复合污染显著降低了白玉米和黑玉米茎叶和根的生物量,特别是根的生物量。Cd＋芘复合污染对白玉米生物量的抑制要比对黑玉米要灵敏。与未污染相比,Cd＋芘复合污染下白玉米和黑玉米的根长稍有增长,根表面积、根平均直径和根体积减小,但两处理间差异不显著。白玉米和黑玉米每一级根直径的根长在Cd＋芘复合污染和未污染处理间没有显著差异。白玉米和黑玉米〉0.60mm的根的根表面积在Cd＋芘复合污染下显著降低。此研究结果为重金属-多环芳烃复合污染土壤植物毒理效应和植物修复技术的进一步研究奠定基础。     

镨对镉胁迫下水稻幼苗根系生长和根系形态的影响

为了解稀土镨对镉胁迫下水稻（OryzasativaL．）根系毒害的缓解效应,以水稻幼苗为实验材料,采用溶液培养方法,研究了50μmol·L-1镉胁迫下不同浓度镨对水稻幼苗根系鲜质量、形态和根系活力的影响。结果表明,50μmol·L-1镉胁迫下,水稻根系生长受到明显的抑制,根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力明显降低,且随镉处理时间的延长,抑制程度加重。但镉对根系平均直径无明显影响。23—184μmol·L-1的镨对水稻镉毒害有一定的缓解效果,可不同程度的减轻镉对幼苗的伤害,促进了镉胁迫下根系鲜质量、根系长度、根系表面积和根系体积的增加,提高了根系活力,且随着处理时间的延长,缓解效应愈加明显,与单镉毒害相比,镨处理5天后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了0．92％～14．8％、1．61％～16．3％、2．57％～20．3％、1．52％-17．2％和3．71％～32．8％,处理10d后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了2．55％-31．2％、1．44％～21．4％、1．78％～27．2％、2．16％～23．4％和8．14％～52．9％;此外,23．184μmol·L-1的镨处理对直径≤1．0mm的根长和根表面积、直径0．5mm〈D≤1．0mm的根体积影响较大,其分别提高了0．9％～24．3％、1．9％。32．6％、0．4％～33．2％,其中以92μmol·L-1镨缓解效果最好。但随着镨浓度的进一步加大,当镨浓度达到230μmol·L-1时,反而会使水稻根系受到更严重的毒害。     

川西亚高山3个优势树种细根形态特征

林木细根(直径2 mm)拥有庞大而复杂的分枝系统,在森林生态系统养分循环过程中发挥重要作用,因此研究不同树种细根构型形态对树种地下生态位分离、共存和森林生态系统功能过程具有重要意义.选取川西亚高山3个优势树种——岷江冷杉(Abies faxoniana)、粗枝云杉(Picea asperate)和红桦(Butula albosinensis),采用挖掘法采集完整的细根根系,依据根序分级方法,测定细根形态参数(直径、根长、比根长和比表面积).结果表明:细根形态在不同根序间差异显著,3个树种细根直径、根长随根序的升高而升高,比根长和比表面积随序级的升高而降低.不同树种间细根形态也表现出极显著差异,岷江冷杉、粗枝云杉和红桦细直径变化范围分别为0.31-0.85 mm、0.29-0.65 mm和0.23-0.55 mm,两个针叶树种(岷江冷杉和粗枝云杉)直径与根长均大于红桦.红桦的比根长和比表面积则高于两个针叶树种.综上所述,低级别根吸收能力更强而构建消耗更低;红桦比岷江冷杉和粗枝云杉根系吸收能力更强.     

镉胁迫对不同水稻品种幼苗根系形态和生理特性的影响

为了解植物根系对重金属镉的反应,以水稻秀水63和秀水09为试验材料,采用溶液培养方法,研究不同浓度镉(0、1、5、10、25、50、100 μmol·L~(-1))对水稻幼苗根系形态和部分生理特性的影响.结果表明:1 μmol·L~(-1)镉处理对2个水稻品种根系生长有一定的促进作用,表现为植株干质量、根系总长度、根系表面积、根体积和根系活力均略有升高.但随着镉浓度(5～100 μmol·L~(-1))增加,表现出一定的抑制效应,与对照相比,秀水63和秀水09分别在10 μmol·L~(-1)和25 μmol·L~(-1)镉处理时的根系干质量、根系总长度、根系表面积、根体积和根系活力明显受到抑制,而根系平均直径、质膜透性均有所增加.不同浓度镉胁迫对两个水稻品种直径≤1.5 mm的根系生长影响最大,其中高于10 μmol·L~(-1)镉胁迫下,秀水63直径≤1.5 mm根系长度、根系表面积和根系体积分别降低了11.89%～55.39%、10.77%～57.27%和18.37%～67.35%,秀水09分别降低了6.84%～40.48%、8.55%～42.79%和16.50%～52.42%.本实验结果表明,2个水稻品种对镉胁迫存在着一定的差异,秀水09对Cd胁迫的耐受能力要强于秀水63.     

达乌里胡枝子根系形态特征对土壤水分变化的响应

为揭示黄土丘陵区天然草地群落优势种达乌里胡枝子(Lespedeza davurica L.)根系生长与土壤水分供应条件间的关系,采用盆栽控制试验,设置高水(土壤田间持水量80%)、中水(土壤田间持水量60%)和低水(土壤田间持水量40%)3个处理后,在现蕾期、开花期和结实期进行阶段改善水分供应条件,生育期末测定和计算了不同土壤水分处理下达乌里胡枝子根系生物量和形态特征.结果表明:达乌里胡枝子根系生长与水分供应条件密切相关,充分的水分供应有利于促进其根系生物量增大和根系长度的生长,但适度水分胁迫有利于增强其根系的吸收能力.其根系生物量和总根长在高水处理下显著最高(P0.05);根表面积、比根长和比根面积以中水处理下显著最高(P0.05);不同水分处理下,其根系平均直径为0.76-0.94 mm,根系生物量、根表面积和总根长间存在显著的正相关关系(P0.05).综上,充足的水分供应有利于促进达乌里胡枝子根系生物量积累和根系形态建成,其根系生物量及其形态特征对水分阶段改变的响应不仅取决于水分供应条件改善的幅度,也与其生育期密切相关.     

西南亚高山冬瓜杨和峨眉冷杉吸收根特征

植物的吸收根是植物从土壤中获取资源的重要器官,其快速周转在生态系统碳循环和养分循环中充当着重要作用,而且其形态特征也反映了植物根系对地下资源利用策略的异同.以海螺沟冰川末端原生演替后期非顶极落叶阔叶林优势物种冬瓜杨(Populus purdomii)和顶极的暗针叶林群落优势物种峨眉冷杉(Abies fabri)作为研究对象,采用土钻法获取两种优势物种的吸收根,分别测定两个优势树种的吸收根形态特征及对应的林下土壤养分含量、温度和湿度.结果显示:(1)两个森林群落林下的土壤温湿度差异不显著,但峨眉冷杉群落土壤总氮、有效氮、有效磷、铵态氮及硝态氮显著高于冬瓜杨群落;(2)峨眉冷杉的总根长、根长密度、比根长和比表面积显著低于冬瓜杨,平均根直径、总根体积和生物量密度显著高于冬瓜杨;(3)冗余分析表明,冬瓜杨和峨眉冷杉的部分吸收根形态特征和土壤养分存在着正相关性,其中冬瓜杨林下土壤有效氮、总磷分别和冬瓜杨根长密度、根比表面积呈显著正相关,峨眉冷杉林下土壤有效氮和峨眉冷杉吸收根平均直径呈显著正相关.上述研究结果说明土壤中氮和有效磷养分显著不同可能是造成冬瓜杨和峨眉冷杉吸收根形态特征差异的重要因素.(图3表1参46)     

镨对镉胁迫下水稻幼苗根系生长和根系形态的影响

为了解稀土镨对镉胁迫下水稻(Oryza sativa L.)根系毒害的缓解效应,以水稻幼苗为实验材料,采用溶液培养方法,研究了50μmol·L-1镉胁迫下不同浓度镨对水稻幼苗根系鲜质量、形态和根系活力的影响。结果表明,50μmol·L-1镉胁迫下,水稻根系生长受到明显的抑制,根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力明显降低,且随镉处理时间的延长,抑制程度加重。但镉对根系平均直径无明显影响。23～184μmol·L-1的镨对水稻镉毒害有一定的缓解效果,可不同程度的减轻镉对幼苗的伤害,促进了镉胁迫下根系鲜质量、根系长度、根系表面积和根系体积的增加,提高了根系活力,且随着处理时间的延长,缓解效应愈加明显,与单镉毒害相比,镨处理5天后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了0.92%～14.8%、1.61%～16.3%、2.57%～20.3%、1.52%～17.2%和3.71%～32.8%,处理10d后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了2.55%～31.2%、1.44%～21.4%、1.78%～27.2%、2.16%～23.4%和8.14%～52.9%;此外,23～184μmol·L-1的镨处理对直径≤1.0mm的根长和根表面积、直径0.5mmD≤1.0mm的根体积影响较大,其分别提高了0.9%～24.3%、1.9%～32.6%、0.4%～33.2%,其中以92μmol·L-1镨缓解效果最好。但随着镨浓度的进一步加大,当镨浓度达到230μmol·L-1时,反而会使水稻根系受到更严重的毒害。     

次生林和人工林根系生物量、形态特征、养分及其与土壤养分关系

通过珍贵树种人工林和次生林根系形态特征及生物量研究,揭示根系在养分循环与地力维持中的作用机制,为当地的人工林经营和次生林的保护提供科学指导意见。以广东省乐昌市龙山林场60年生次生林,16年生红锥(Castanopsis hystrix)和乐昌含笑(Michelia chapensis)人工纯林为研究对象,根系采用土钻野外取样和根系扫描仪室内分析相结合的方法。结果表明:(1)3种林分的根系生物量差异显著(P0.05),红锥林根系生物量最高(108.05±33.67) g·m~(-2)其次为次生林(76.55±36.38) g·m~(-2)),乐昌含笑林最低(73.31±57.70) g·m~(-2);(2)比表面积、根组织密度、根面积密度在3种林分中无显著性差异(P0.05),而根系平均直径、比根长、根长密度在3种林分中有显著性差异(P0.05),且乐昌含笑林根组织密度最低;3种林分不同直径范围根系的根长、表面积、体积占总体百分比,表现一致的变化趋势;(3)红锥林和乐昌含笑林的根系C与根系比根长和比表面积显著正相关,而次生林无相关性;(4)次生林土壤P与根长密度和根面积密度显著负相关,而红锥林呈显著正相关;红锥林土壤C、N与根系K显著负相关,而土壤K与根系K显著正相关。因此,在该研究地可以选择乐昌含笑乡土树种作为造林树种,并适当的增施K、C、P肥有助于提高林木生产。     

根表铁膜对水稻吸收转运稀土元素Ce的影响

采用溶液培养的方法探讨根表铁膜形成对水稻吸收积累和转运稀土元素Ce的影响。结果表明,Ce污染胁迫可抑制水稻根表铁膜的形成,根表铁膜吸附的Ce量随着溶液中Ce浓度的提高而增加。根表铁膜形成可降低水稻根系但提高水稻茎叶对Ce的吸收积累。当溶液中Ce浓度为0.1、0.5和1.0 mmol·L~(-1)时,铁膜诱导组水稻根系Ce含量分别比非诱导组水稻根系Ce含量降低38.60%、45.94%和32.75%,诱导组水稻茎叶Ce含量分别比非诱导组水稻茎叶Ce含量提高42.37%、28.87%和22.62%。根表铁膜形成可影响Ce在水稻植株中的富集和转运能力。非诱导组水稻根系富集Ce的能力远大于茎叶。诱导组水稻根系对Ce的富集能力最强,其次是根表铁膜,最后是水稻茎叶。诱导组水稻根系Ce转运系数显著大于非诱导组的根系,说明根表铁膜形成可促进水稻根部Ce向茎叶中转运。可见,根表铁膜对水稻吸收转运稀土元素的影响机理比较复杂。     

不同锰处理对镉胁迫下2种油菜重金属累积和根系形态的影响

采用水培试验,研究Cd胁迫(10μmol·L~(-1))条件下,不同浓度Mn(0,0.1,1,10,100μmol·L~(-1))处理对2种镉累积能力不同的油菜生物量、Cd和Mn含量以及根系形态参数的影响。结果表明,与正常营养处理Mn1相比,缺Mn和Mn过量处理显著降低2种油菜的地上部和镉低积累油菜"华骏"的根部生物量,而对普通油菜"寒绿"的根部生物量没有显著影响。与Mn1处理相比,缺Mn处理下2种油菜的Cd累积总量和"华骏"地上部Cd含量显著降低;Mn过量处理下2种油菜根部和地上部Cd含量均呈升高趋势,2种油菜的Cd累积总量无显著变化或显著降低。随Mn处理浓度升高,2种油菜地上部和根部Mn含量显著升高,缺Mn处理下2种油菜根部的Mn含量低于Mn缺乏的临界值。与Mn1处理相比,缺Mn处理下"华骏"的根长、表面积、体积、平均直径和根尖数显著降低;Mn过量处理下"寒绿"的根长以及"华骏"的根系表面积、体积显著降低;缺Mn处理下2种油菜细根表面积所占的比例增加,粗根表面积比例降低;Mn过量时,"寒绿"的粗根表面积比例增加,细根比例降低,而"华骏"则相反。总的来看,缺Mn处理影响油菜根系和地上部生长,减少地上部Cd含量和植株Cd累积总量;Mn过量处理下油菜生长也受到抑制,但是油菜地上部和根部Cd含量有所升高;2种油菜的根系形态学参数在不同Mn处理下变化规律不同,表现出不同的响应策略。     

土壤中施用生物炭对番茄根系特征及产量的影响

采用室内盆栽试验定量分析方法,在砂壤土中掺加4种不同比例的生物炭（10、20、40、60 g·kg-1）,研究了生物炭对砂壤土毛管持水量、番茄（Lycopersicon esculentum）不同生育期的生长性状及收获时根系特征和产量的影响。通过根系扫描仪和分析软件重点研究了砂壤土中掺入不同含量生物炭对番茄各根系参数的影响。结果表明：随着生物炭施入量的增加,土壤毛管持水量增大,各处理均高于对照,与对照相比平均增加1.46倍。施加生物炭促进了番茄根系的发育和产量的提高,每千克干土加40 g生物炭处理的主根长、主根直径、总根系鲜质量和产量分别是对照的1.20、1.24、1.21和2.67倍。每千克干土加20 g生物炭处理的总根表面积、总根体积和总根系密度分别是对照的1.15、1.17和1.80倍。主根直径与产量相关性最高,相关系数为0.845。生物炭对番茄根系形态特征的优化与产量的提高具有一定的促进作用。     

根系及其主要影响因子在森林演替过程中的变化

统计分析了国内外主要森林生态系统演替过程中根系生物量及其分布的变化，并探讨了相关的影响因子及其动态。结果发现，根系生物量随林龄和演替的进行而增加，演替群落的根冠比呈减小趋势。一般来说，根系的垂直分布是较浅的，尤其是细根。根系分布范围与地下部生态位的变化能够反映其可以利用的资源范围以及它在演替过程中的作用和地位。在森林演替初期，群落根系分布较浅，可塑性强，且水平根系发达；演替中期的根系呈镶嵌分布，分布范围加深，根系密度增加；演替后期的根系分布趋于稳定，地下生态位分离程度加剧，根系结构具有相对明显的分层。在演替过程中，根系的这种分布特征受自身条件和生态因子的影响，文章论证了这些影响因子本身在演替过程中也是动态变化的，进一步说明了根系分布动态规律存在的必然性。在演替过程中，根系生物量及其分布动态的研究，可以为森林群落动态学提供新的理论基础，是未来地下生态学研究的焦点之一。最后，分析了根系研究中亟待解决的问题和今后的发展重点，提出新的展望。     

砒砂岩区不同留茬高度及坡向下沙棘根系分形特征

为提高内蒙古砒砂岩区沙棘(Hippophae rhamnoides)人工林根系的生长能力,对东(E)、南(S)、西(W)、北(N)不同坡向沙棘植株进行了距地表0、10、15、20 cm(即a、b、c、d)留茬高度处理,而根系分形特征是植物根系构型应对环境异质性的表型可塑性,为反映沙棘根系对不同坡向不同留茬生长环境的适应...     

毛竹根系生物量分布与季节动态变化

采用挖土柱法研究了安徽黄山地区毛竹（Phyllostachys edulis）根系生物量的分布规律,连续观测了根系生物量的季节变化,并分析了根系生物量与温度、降雨等环境因子相关性。研究结果表明：毛竹林的根系生物量平均为12.891 t·hm^-2,88.8%的根系分布在0-40 cm土层,随土层加深根系生物量逐渐减少,0-20 cm土层中的生物量占总生物量的62.3%,分别是20-40 cm与40-60 cm根系生物量的2.35倍与5.56倍;根系总生物量具有明显的季节动态,变化范围为7.686-17.386 t·hm^-2,表现为单峰型,7月份最高,2月份最低;不同深度土壤中毛竹根系生物量也存在明显的季节动态,均从2月份开始上升,达到最大值后逐渐下降,与总生物量的季节变化规律类似,其中0-20 cm与20-40 cm土层根系生物量最大值出现在7月,与总生物量一致,而40-60 cm土层最大值出现在6月,存在一定偏差;毛竹林根系生物量与气温因子显著相关,三次拟合方程为Y=0.0001X3-0.0013X2＋0.2398X＋7.6022（R2=0.956）,与降雨量因子无显著相关性。     

杉木观光木混交林和杉木纯林群落细根生产力、分布及养分归还

研究了福建三明27a生杉机光木混交林和杉木群落细根（d＜2mm）的生产力、分布、和养分归还。结果表明，混交林细根生物量、N、P养分现存量分别为5．381thm^2、48．085kghm^-2和4．174kghm^-2，分别比杉木纯林增加17．4％、27．2％和20．0％，混交林林细根的年净生产力达4．124thm^-2a^-1，比纯林高出16．9％，混交林杉木和观光木细根均在表层土壤富集，而在较深层土壤再会得分布具镶嵌性；与混交林杉林相比，纯林杉木土吉表层细根量较少，最大分布层次下移，混交林中观光木细根的周转速率咪1．16，杉木为0．96和0．95；而林下植被层细根周转速率（1．46－1．52）均同于相应的乔木层，混交林细根的年死亡量、N和P养分年归还量分别达2．119thm^-2、18．559kghm^-21．565kgkhm^-2，分别是纯林的1．21倍、1．23倍和1．14 倍，其中林下植被细根占有较为重要位置，对细根分布与土壤性质的相关分析表明，细根的垂直分布与土壤全N的相关性最强（0．87－0．89）。     

生根粉对梭梭苗木根系生长及成活的影响

在自然条件下,采用随机区组设计研究了生根粉(ABT3号)4个处理(25、50、100、200 mg L-1)对人工种植的梭梭幼苗细根动态、年生长终期根系形态特征以及成活率的影响.结果表明:1)梭梭幼苗一年中细根生长有2次高峰,峰值分别出现在6月和9～10月.经生根粉处理后,梭梭幼苗细根的生长动态与对照基本一致,但在具体月份生根粉明显增加了细根总长度、细根生长速率和细根数量密度.2)ABT3号生根粉可以使梭梭幼苗的存活率达到50%以上,显著高于对照的34.75%,相关分析表明生根粉提高梭梭幼苗成活率是通过增加根系生长来实现的.3)由主成分分析可知,50 mg L-1的生根粉处理作用效果最理想.因此,建议在梭梭种植过程中可使用50 mg L-1的生根粉提高其成活率;在本地,肉苁蓉接种的最佳季节是6月.图2表3参31     

林木根系衰老研究方法与机制

根系衰老研究方法主要有根窗直接观测和挖根取样间接观测。在整株水平上,树木同化碳的能力,碳在不同器官间的分配,尤其是在地上部分和地下部分间的分配比例,对根的萌生和衰老起着重要作用;地上部分的生长过程和健康状况也对根系的生长和寿命有很大影响;当树木的生长环境受到某种胁迫时,树木的抵抗力下降,容易招致病原菌的危害,造成根系衰老和死亡。在生态系统水平上,干旱洪涝、干扰等胁迫和树木一土壤间的养分循环都会引起树木生长环境的改变,对根系的衰老过程发生作用;季节变化使树木的地上部分和地下部分的生理活动处于不同的旺盛期,从而使碳的分配方式有些改变,影响到根系的生长;土壤中养分的存在形式,某些离子的浓度也直接影响到根的寿命;病原菌对根系的危害与土壤中养分含量变化有关。所以,衰老过程受环境条件的影响,伴随着代谢,RNA和蛋白质合成速率的下降和(或)膜与细胞器结构的改变。