青杨扦插苗生物量积累与分配对土壤水-氮有效性的短期响应及动态调整北大核心CSCD

大气氮沉降是全球气候变化的主要特征之一,近年来关于树木对土壤水、氮有效性响应的研究很多,但树木如何在生物量积累与分配方面动态调整以适应水、氮供应仍不清楚.以青杨(Populus cathayana)扦插苗为材料,通过盆栽控制试验,采用两因素(水分×施氮)随机区组设计,设置3个水分(W1、W2、W3,分别为最大田间持水量的40%、60%、80%)和3个施氮梯度(N0、N1、N2,分别为0、4和8 g m^(-2) a^(-1)),并于施氮处理后1、7、14、31和62 d测定青杨生物量的积累与分配、叶片及根系性状,进而探究其对水、氮有效性的动态响应过程.结果表明:(1)土壤水分的增加和施氮显著地促进了青杨根、茎、叶和总生物量的积累,在W3处理下最大;施氮效应随时间延长更加明显,N2的促进效应明显高于N1.水氮交互作用对其影响不显著.(2)生物量的分配主要受杨树生长节律(时间)的控制,茎重比和根重比随处理时间延长显著增加,而叶重比显著降低.土壤水分有效性的提高显著提高了茎重比,降低了根重比,而对叶重比影响不显著.氮素及水氮交互作用对根重比、茎重比和叶重比均无显著影响.(3)施氮对比叶重的影响随时间变化而不同.到试验后期,施氮在土壤水分不足处理提高了比叶重;在水分充足处理降低了比叶重.(4)土壤水分有效性的提高显著促进了杨树细根的比根长和比表面积,施氮效应随处理时间逐渐变化.试验后期,土壤水分较好条件下(W3)施氮均促进根系增长;在干旱胁迫(W1)下氮添加抑制了根系生长.总体而言,施氮先促进叶生物量积累,随后根、茎生物量作出响应,最终形成有利于植株生长的分配格局;土壤水分有效性的提高显著提高了杨树扦插苗细根的比根长和比表面积,施氮效应因土壤水分而异;本研究结果可加深对树木响应气候变化机制的理解.(图5表3参63)     

沙打旺与柳枝稷单、混播种苗期水分利用和根冠生长的比较

在室内生长箱内盆栽沙打旺和柳枝稷的苗期生长阶段进行高土壤水分 (黄绵土土壤田间持水量FC的 80 % )和低土壤水分 (5 0 ?)处理 ,比较二者单、混播种植下水分利用与根冠生长差异 ,以探讨黄土高原半干旱丘陵区牧草植物的合理种植方式 .结果表明 :在水分利用方面 ,低水处理下混播使沙打旺和柳枝稷叶片瞬时水分利用效率均较单播提高 ,低水处理后混播群体水分利用效率也显著比单播柳枝稷增大 .在根冠生长方面 ,混播促进了柳枝稷地上部分植株高度生长 ,并使地下部分分配比重增大 ,根系绝对长度缩短 ;混播后沙打旺的植株高度降低 ,根系绝对长度增加 ,但干物质分配比重减小 .低水处理后 ,沙打旺和柳枝稷混播下的根冠生长趋向于资源的充分合理利用 ,表现在混播群体的根系生长有利于充分利用土壤深层水和表层来水 ,混播后地上部分高度的生长特征变化利于对光的利用 .因此 ,在水分和养分条件相对较差坡地占较大比例的半干旱黄土丘陵地区 ,采用沙打旺和柳枝稷混播种植相比各自单播利于促进苗期生长与提高土壤水分利用率 .图 2表 2参 10     

西北典型荒漠植物红砂生物量及根系形态特征对降水格局的响应

红砂(Corispermum candelabrum)是一种广泛分布于荒漠生态系统中的典型沙生植物。以红砂为研究对象,利用塑料遮雨棚,人工模拟不同降水格局(降水量不变,W;降水减少30%,W1-;降水减少60%;W2-;降水增加30%;W1+;降水增加60%,W2+),研究红砂生物量及根系形态的变化特征。结果表明,(1)红砂地上和地下生物量均表现为:降水增加CK降水减少,其中地上生物量差异达显著(P0.05)。对于降水增加处理,红砂不同器官生物量大致表现为茎叶花;对于降水减少处理,不同器官生物量大致表现为叶茎花。不同降水处理下根冠比差异均不显著(P0.05)。(2)不同土层根重和根长密度基本表现为降水增加对照降水减少;根重和根长密度均随着土层深度的增加而逐渐减小,在40～50cm土层根重和根长密度较低。(3)降水对红砂根系形态特征具有显著的影响,其中降水增加(W1+、W2+)增加了根平均直径、根总长、总表面积、比根长;降水减少(W1-、W2-)降低了根平均直径、根总长、总表面积、比根长。比根长和比表面积则呈现出相反的变化趋势。(4)随着降水的增加,根系分形维数逐渐增加,其中降水增加显著增加了根系分形维数(P0.05),降水减少显著降低了根系分形维数(P0.05);根系丰度呈相反的变化趋势,并且红砂根系分形维数和分形丰度间均存在极显著负相关关系(P0.01)。(5)红砂根系形态特征排序分析表明,降水增加根系形态特征主要分布在排序轴的左侧,具有较高的生物量以及较低的比根长和比表面积;而降水减少位于排序轴的右侧具有相反的特征,其形态特征与比根长和比表面积具有较强的负相关,说明红砂根系具有较强的形态可塑性。     

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。     

磷胁迫条件下北美红杉幼苗生长的适应性反应

采用温室盆栽的方法探讨了不同的P质量浓度(0、0.018、0.036、0.054、0.071、0.108、0.142和0.213g.L-1,以0.071g.L-1作为对照)处理下北美红杉一年生幼苗生物量及根系生长的反应,结果表明,P供应不足时,幼苗将更多的生物量分配到地下以扩大根系的生长,地下/地上生物量比率增加,缺P时为0.47。高水平供P条件下,增加幅度较大,供P水平增加2倍时,达0.66。幼苗细根/叶生物量比率与地下/地上生物量比率变化规律相似。当供P水平较低时,幼苗的一级侧根数增多,根系的分枝密度增加,二级侧根节点之间距离减小,细根的特定根长增加,这些根系结构特征的变化有利于幼苗吸收更多的养分和水分。P养分供应适宜时,幼苗增加了地上部分的分枝数,以争取更多的地上资源空间。     

干热河谷优势灌木种类的根系结构及碳氮磷元素含量特征

研究干热河谷优势灌木的根系特征,有助于了解植物根系的养分和水分吸收能力、固土作用及对恶劣环境的适应与生存策略,为干热河谷植被恢复和生态环境改善提供理论依据.选取马桑(Coriaria sinica)、坡柳(Dodonaea viscose)和苦刺(Sophora davidii)3种干热河谷优势灌木种类,对其根系的形态结构特征和碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量状况进行研究.研究结果表明,马桑、坡柳和苦刺的根长、根表面积、干质量以及部分径级比根长(SRL)和比表面积(SSA)无显著差异,马桑0-2 mm根系的比根长显著高于 2 mm根系,表明其0-2 mm根的养分与水分吸收能力优于 2 mm的根;坡柳和苦刺0-1 mm根系的比根长均显著高于 1 mm根系,表明其0-1 mm根的养分与水分吸收能力显著高于 1 mm的根.苦刺根系的平均C、N、P含量显著高于马桑和坡柳,不同径级的N含量均显著高于马桑和坡柳,这与苦刺为豆科植物具有较强的固氮能力有关.根据N:P判断,苦刺根系受P的限制,马桑和坡柳根系受N的限制. 3种灌木的比根长和比表面积与元素含量基本不存在显著相关性,原因在于比根长和比表面积随径级变化的趋势与根系元素含量的变化趋势不同,造成两者相关性不显著.综上所述,干热河谷3种灌木的根系形态结构特征具有一定的相似性,但元素C、N、P含量以苦刺最高,该结果有助于了解当地植物对土壤养分的利用效率和适应生存策略.(图3表4参51)     

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。     

不同水分条件下生物质炭添加对湿地土壤微生物群落结构的影响

为了研究水分条件如何左右生物质炭添加对湿地土壤微生物群落结构的影响,通过对室内培养240和720 d的添加生物质炭的土壤进行采样,分析了75%田间持水量、干湿交替和淹水3种水分条件下添加芦苇秸秆生物质炭(裂解温度分别为350和600℃)的湿地土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)量。结果表明,除75%田间持水量条件下培养240 d,生物质炭添加提高土壤微生物PLFAs总量和各类群微生物PLFAs量以外,75%田间持水量条件下培养720 d以及干湿交替和淹水条件下培养240和720 d,生物质炭添加均降低土壤微生物PLFAs总量和各类群PLFAs量,其中,干湿交替条件下土壤微生物PLFAs量下降幅度最大;培养240 d后添加裂解温度为350℃生物质炭的土壤微生物PLFAs总量及各类群微生物PLFAs量总体上高于添加裂解温度为600℃生物质炭的土壤。不同于未添加生物质炭的土壤,除75%田间持水量条件下的土壤放线菌以外,培养240 d后添加生物质炭的土壤微生物PLFAs总量和土壤其他类群微生物PLFAs量均高于培养720 d;除革兰阴性菌(G~-)外,总体上添加生物质炭的土壤微生物PLFAs量在干湿交替条件下最低,而在淹水条件下最高。75%田间持水量条件下,生物质炭添加提高土壤微生物丰富度指数(H)和均匀度指数(J),降低了优势度指数(D),而淹水条件下,培养240 d后生物质炭添加降低H和J指数,提高D指数,但干湿交替条件下生物质炭添加对土壤微生物多样性指数的影响没有明显规律性。冗余分析(RDA)和相关性分析结果表明,速效磷含量、硝态氮含量和pH与土壤微生物群落结构存在显著相关性,且相同水分条件下土壤微生物群落结构更为相似。研究认为添加生物质炭可通过自身性质和改变土壤理化性质来影响土壤微生物群落结构,而土壤水分条件和培养时间是左右生物质炭添加对微生物群落结构影响的重要因子。生物质炭添加仅促进75%田间持水量条件下培养240 d的土壤微生物生长,其他处理下生物质炭添加抑制大多数类群微生物生长或无影响。     

不同连作障碍消减措施对新疆棉花根系形态生理特征的影响

采用盆栽试验,研究添加生物炭(BF)、施用有机肥(MF)、施用硫肥(SF)和轮作(CR)4种不同连作障碍消减措施对新疆棉花盛花期根系生理生化、生长形态以及土壤养分的影响.结果显示,不同的消减措施对棉花根系和土壤特征的影响存在差异.添加生物炭显著提高了土壤p H值和62.48%的土壤速效钾含量,降低了有效磷含量,并显著提高了棉花根系活力、根系长度和平均直径(P 0.05).与对照相比,轮作增加了土壤有机质、全氮和碱解氮含量,增加程度分别为31.79%、40.28%及32.43%,降低了土壤有效磷和速效钾的含量,并显著降低了根系丙二醛含量的积累(P0.05),且根系长度、根系表面积、根长密度和比根长最大.土壤速效钾和有效磷含量在施用有机肥处理下显著增加,分别增加了53.75%和16.75%,且根系平均直径显著增加(P 0.05),这将提高根系与土壤的接触面积,有利于膜下滴灌下异质性养分的吸收.本研究区域施用硫肥对土壤养分提高以及棉花根系生理活性、根系生长的改善效果不显著(P 0.05),并且施用硫肥具有最小的根冠比(0.499),不利于棉花根系自身的生长以及水分和养分的吸收.综上所述,添加生物炭、施用有机肥和轮作可通过影响根系形态或生理特征来提高根系功能的发挥,有利于养分的高效利用,可作为该区域可持续绿色农业的有效管理措施.(图1表5参51)     

水分及凋落物对若尔盖泥炭土CH4排放的影响

通过野外采样和室内培养试验,设置了饱和水分(100％田间持水量)、非饱和水分(60％田间持水量)和干湿交替处理3种土壤水分条件,以及添加和未添加凋落物2种处理,研究了若尔盖泥炭土CH4排放对不同土壤水分条件以及凋落物添加的响应.结果表明,不同土壤水分条件和凋落物添加及其交互作用对泥炭土CH4排放均有显著影响.相对于非饱和土壤水分,干湿交替促进了泥炭土CH4排放,而在持续的饱和水分条件下,泥炭土CH4排放量最高.凋落物添加促进了泥炭土CH4排放速率和累积排放量.饱和水分条件下,泥炭土CH4排放对凋落物添加响应最为迅速,干湿交替次之,非饱和水分条件下的响应最慢.     

水分胁迫对短葶山麦冬生长和总皂苷量的影响

以盆栽的短葶山麦冬为材料,采用称重控制浇水的方法,设置对照(CK)、轻度胁迫(W1)、中度胁迫(W2)、重度胁迫(W3)4个处理[土壤含水量分别为土壤田间持水量(FC)的80%、65%、50%和35%],研究不同程度土壤水分胁迫对短葶山麦冬生长和总皂苷量的影响规律.结果表明:短葶山麦冬生物量总体分配格局表现为叶片>根茎>须根>叶基>块根.在胁迫至d 75(块根发生期)和d 130(块根膨大前期)时中度胁迫(50%FC)组具有最大的叶片和须根生物量及须根分配比例,d 195(块根膨大后期)时对照(80%FC)具有最大的叶片和须根生物量,但各处理差异未达显著水平.随土壤水分胁迫的加剧,叶生物量分配比例总体呈下降趋势.中度胁迫组具有最大的块根生物量和块根分配比例及根冠比,而重度胁迫推迟了块根的萌生.各土壤水分条件下须根总皂苷含量差异不显著,对照的须根总皂苷产量显著高于轻度和重度胁迫组.表明短葶山麦冬对土壤水分有较强的适应性,随土壤水分减少,趋于将更多的资源分配给根系以提高根冠比,50%FC土壤水分条件可提高块根产量,80%FC下可获最大的须根总皂苷产量.图3表1参19     

水分管理对重金属在水稻根区及在水稻中积累的影响

选取了酸性矿山废水污灌区重金属污染水稻土,通过盆栽试验,研究了不同水分管理条件（60%最大田间持水量,80%最大田间持水量,最大田间持水量,前期淹水＋抽穗扬花期烤田,全生育期淹水）下水稻根际土壤及其不同器官（稻根、茎叶和籽粒）中As、Cd、Cu和Zn的含量变化。结果表明：土壤水分含量对水稻根际土壤中As、Cu和Zn的含量影响不大。但显著影响水稻不同器官对这3种元素的吸收积累。随着土壤水分含量的增加,水稻根、茎叶和籽粒中As的含量都显著增加;Cu的含量则逐渐减少;水稻茎叶中Zn含量也逐渐减少,但水稻根和籽粒中Zn含量则变化不明显。抽穗扬花期拷田能显著降低As在水稻中的积累,显著增加水稻茎叶中Zn的积累;但不影响水稻各器官中Cu,以及水稻根和籽粒中Zn的含量。此外,虽然这3种重金属在土壤中含量均超标,但在水稻籽粒中含量只有Zn全部超标,而Cu则都不超标,因此,农作物的超标情况并不直接与土壤的重金属超标相联系。     

水稻根系生长发育对CO_2浓度升高的响应及其品种间的差异

Minirhizontrons是一种非破坏性、定点、可直接观测和研究植物根系的新方法。利用微根管Minirhizotrons在试验田的温室大棚内研究CO2浓度升高作用下的水稻根系生长发育,试验采用完全随机处理,探讨CO2浓度升高(800μmol·mol-1)对水稻(Oryza sativa L.)生物量和根系形态的变化差异。结果表明,与CO2对照相比,CO2浓度升高显著增加4个水稻品种(2种杂交籼稻和2种常规籼稻)的地上部生物量,增幅为8.58%~12.66%,平均增加10.61%。CO2浓度升高条件下,根的生物量分别增加了3.16%~12.13%,平均增加8.64%。高CO2浓度对根系形态的影响表明,4种水稻根系对CO2浓度升高都有积极的响应。CO2浓度升高条件下,各根系指标在水稻不同生育期都有显著增加,根长密度、表面积、体积和根数的平均增幅分别为10%~27%、21%~24%、20%~58%和4%~18%。但在水稻生长发育过程中,品种间也存在着差异。CO2浓度升高和对照处理,籼型杂交稻威优644(V644)和金优207(JY207)的根长密度和根数表现出相似的变化趋势;高CO2浓度处理时其根长密度平均都增加了10%,根数平均增加4%和8%。CO2浓度升高和对照处理,2种籼型杂交水稻的根体积和表面积表现出较快的增长幅度,都呈现出近线性的生长趋势;CO2浓度升高处理下其根体积平均增加40%和25%,表面积平均都增加了24%。CO2浓度升高和对照处理,籼型常规稻湘晚12号(XW12)和丰华占(FHZ)的生长变化趋势表现一致,生长发育后期达到一个近似饱和的拐点。CO2浓度升高条件下其根长密度、根数和根体积分别平均增加27%和24%、18%和11%、58%和20%,根表面积平均都增加了21%。     

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)     

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)     

水稻根系生长发育对CO2浓度升高的响应及其品种间的差异

Minirhizontrons是一种非破坏性、定点、可直接观测和研究植物根系的新方法。利用微根管Minirhizotrons在试验田的温室大棚内研究CO2浓度升高作用下的水稻根系生长发育,试验采用完全随机处理,探讨CO2浓度升高（800μmol·mol-1）对水稻（Oryza sativa L.）生物量和根系形态的变化差异。结果表明,与CO2对照相比,CO2浓度升高显著增加4个水稻品种（2种杂交籼稻和2种常规籼稻）的地上部生物量,增幅为8.58%-12.66%,平均增加10.61%。CO2浓度升高条件下,根的生物量分别增加了3.16%-12.13%,平均增加8.64%。高CO2浓度对根系形态的影响表明,4种水稻根系对CO2浓度升高都有积极的响应。CO2浓度升高条件下,各根系指标在水稻不同生育期都有显著增加,根长密度、表面积、体积和根数的平均增幅分别为10%-27%、21%-24%、20%-58%和4%-18%。但在水稻生长发育过程中,品种间也存在着差异。CO2浓度升高和对照处理,籼型杂交稻威优644（V644）和金优207（JY207）的根长密度和根数表现出相似的变化趋势;高CO2浓度处理时其根长密度平均都增加了10%,根数平均增加4%和8%。CO2浓度升高和对照处理,2种籼型杂交水稻的根体积和表面积表现出较快的增长幅度,都呈现出近线性的生长趋势;CO2浓度升高处理下其根体积平均增加40%和25%,表面积平均都增加了24%。CO2浓度升高和对照处理,籼型常规稻湘晚12号（XW12）和丰华占（FHZ）的生长变化趋势表现一致,生长发育后期达到一个近似饱和的拐点。CO2浓度升高条件下其根长密度、根数和根体积分别平均增加27%和24%、18%和11%、58%和20%,根表面积平均都增加了21%。     

西北旱地苹果细根分布及水力特征对长期覆膜的响应

为探明陇东旱塬雨养农业区长期覆膜保墒措施对苹果细根形态、构型、解剖性状、土壤物理结构的影响,以18 a(长富2号/山定子)为试材,采用土壤剖面法系统调查清耕(CK)、覆膜2 a(2Y)、覆膜4 a(4Y)、覆膜6 a(6Y)根系空间分布,并对细根生物量、根长、表面积、分支数、导管直径、导管数量等进行测定,对根系水力特征指标进行计算,同时对表层土壤(0—20 cm)、亚表层土壤(20—40 cm)的含水量、容重、孔隙度、土壤质地、压实密度等进行测定、分析,探索不同覆膜年限细根生长分布、解剖结构、水力输导能力的空间异质性;并采用主成分分析,提取覆膜影响细根水力特征的主要因子,探索应对根际土壤物理退化的苹果细根生长适应策略调整。结果表明,(1)覆膜促进黏粒、物理性黏粒在亚表层土壤中的沉积,分别为表层土壤的102.29%、101.64%、102.72%,115.64%、115.58%、114.21%,导致容重、压实密度升高,有效孔隙(毛管孔隙、通气度)降低,亚表层土壤呈现不良结构。(2)覆膜处理以促进分支的方式提高表层土壤(0—20 cm)细根生物量积累、吸收功能表达,抑制亚表层土壤(20—40cm)细根分布,并降低根系活力。随着覆膜年限的增长,根系削弱系数下降,表现为根系集中分布层逐渐上升,以6Y处理最为显著(P0.05),50%根系集中分布于20.47 cm土层范围内。(3)短期覆膜(2Y)细根解剖结构与土壤水分含量呈极显著相关,形成较小直径、发达疏导组织的细根,采取增大导管管径、提升导水效率的快速吸水、输水、粗放式用水策略,并有效拓展细根分布范围,提高资源利用率。(4)随覆膜年限增加,细根解剖结构与土壤含水量无显著相关,与土壤物理特性的相关性增大。6Y亚表层土壤呈"隐性"退化,细根优先调节抗逆能力、输水安全性与有效性,而后改变轴向输水能力,以调节水力特征表达。形成导管内径、管壁厚度较大的细根,采取增大输水安全性的保守型用水策略。促进表层土壤根系生长,降低导管内径、管壁厚度,较大根长与旺盛分支形成"密集型"根系网络。     

种植密度对不同株型玉米生长及根系形态特征的影响

选取平展型(ND108)、紧凑型(ZD958)、小株小穗型(CF008)玉米品种,采用PVC管土柱法种植,密度为1株/盆、2株/盆和3株/盆,探讨种植密度对不同株型玉米的生长特性及根系形态的影响.结果表明:种植密度增加,不同株型玉米个体生长均受到抑制,各项根系形态指标显著降低(P<0.01),但较低幅度增密对平展型品种(ND108)根系各项形态指标无显著影响;种植密度对不同株型玉米品种比根长(SRL)与比根表面积(SRS)的影响程度有显著差异,对平展型品种(ND108)影响最大,对紧凑型品种(ZD958)影响最小;穗根比、根系生物量分配比例存在显著基因型差异,平展型品种(ND108)较其它两个品种具有较高的根系干物重分配比例,但其穗根比较低.综上,增密过程中平展型品种(ND108)倾向于通过形成庞大根系以提升单株竞争能力,但是个体间激烈的竞争将限制群体产量的提高;而紧凑型品种(ZD958)和小株小穗型品种(CF008)个体间竞争较弱,因而在群体压力增大时能够通过增强自身根系的吸收能力以保证对地上部水分、养分供应,有可能获得更高的群体产量.     

杉木（Cunninghamia lanceolate）人工林生长状况与根系生物量相关性研究

为明确杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林生长状况与根系生物量的关系,进一步认知植物对环境的适应,为人工林管理提供科学依据,以福建沙县12—14年生杉木人工林为对象,选择林分生物量差异显著的3种林分(分别为高生物量CH、中生物量CM和低生物量CL),采用根钻法对根系和土壤进行取样,测定0—10、10—20、20—40 cm土层土壤C含量、土壤N含量、土壤C:N,杉木不同组分根系[吸收根(1—2级)、运输细根(3—5级)、粗根(5级以上)以及灌草根]生物量密度,并分析了不同组分根系生物量与杉木人工林林分生物量的关系。结果表明,(1)土壤C、N含量在各土层均表现为C_HC_L(P0.05)。土壤C:N在0—10 cm和10—20 cm土层无显著差异,但在20—40 cm土层表现为C_LC_MC_H(P0.05);(2)杉木根系主要分布在浅层土壤,各林分0—20 cm土层杉木吸收根,运输细根和粗根分别占0—40 cm土层的84.2%—85.9%、84.6%—85.2%和78.6%—80.0%。尽管吸收根生物量密度仅占总根生物量密度的5.0%—8.7%,但在不同林分间差异显著,在0—10 cm和10—20 cm土层表现为CHCL(P0.05)。灌草根生物量密度较低,各林分和土层间均无显著差异;(3)不同林分0—40 cm土层吸收根生物量差异显著,且与林分生物量呈正相关关系(P0.05)。该研究结果表明土壤C、N含量的差异可能是造成根系生物量和林分生物量存在差异的主要原因,土壤C、N含量高的林分,杉木吸收根生物量和林分生物量均较高。在不同组分的根系中,杉木吸收根对外界环境变化最为敏感,养分条件好的林分和土层,吸收根的生物量也更高。     

土壤水分有效性研究综述

本文对土壤水分有效性的诸多方面，如田间持水量，凋萎湿度，土壤有效水量，土壤水分有效性的经典概念，土壤水分有效性的新概念，以及描述土壤水分有效性的评价标准和方法等，进行了介绍、评述和论述．