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)     

不同轮作和管理措施下根系呼吸对土壤呼吸的贡献

根系呼吸对土壤呼吸的贡献是研究土壤碳排放和土壤碳平衡的重点和难点.本研究采用根系排除法联合运用Li-8100土壤碳通量系统测定了华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟传统管理体系(Con.W/M)、冬小麦-夏玉米一年两熟优化管理体系(Opt.W/M)、冬小麦-夏玉米(或夏大豆)-春玉米两年三熟优化管理体系(W/M-M、W/S-M)和春玉米一年一熟优化管理体系(M)作物根区土壤呼吸和非根区土壤呼吸,以根区和非根区土壤呼吸差异除以根区土壤呼吸计算根系呼吸的贡献.结果表明,根区土壤呼吸和非根区土壤呼吸具有明显的季节变化特征,二者具有显著的拟合关系.Con.W/M和Opt.W/M处理小麦季非根区土壤呼吸可分别解释根区土壤呼吸变异的65%和87%,玉米季非根区土壤呼吸的分别解释根区土壤呼吸变异的48%和65%.W/M-M、W/S-M和M处理春玉米非根区土壤呼吸可分别解释根区土壤呼吸变异的68%、76%和58%.Con.W/M处理小麦和玉米季根系呼吸对土壤呼吸贡献分别为25.0%和29.6%,Opt.W/M处理则分别为31.1%和35.0%.不同轮作和管理措施对春玉米根系呼吸的贡献无显著影响,W/M-M、W/S-M和M处理春玉米季根系呼吸贡献分别为23.7%、24.8%和24.9%.5 cm土壤温度对根区土壤呼吸的影响程度大于非根区土壤呼吸.     

不同作物根系多环芳烃吸收特征差异的比较研究

为选育不/少或超量吸收多环芳烃(PAHs)的植物品种进而进行农产品的安全生产和PAHs污染环境的植物修复,以菲为PAHs的代表物,比较了水培条件下3种常见农作物(大豆、小麦、胡萝卜)根系吸收菲的动力学特征差异.结果表明,3种作物根系对水培液中的菲有明显的吸收和累积作用,且菲的吸收量随时间延长而增加,整个吸收过程可分为快速吸收和慢速吸收2个阶段;3种作物根系菲吸收能力的大小为大豆>胡萝卜>小麦;作物根系吸收菲量与吸收时间的关系可以用Elovich方程拟合,大豆、胡萝卜和小麦根系菲吸收速率常数分别为4.31、4.10和2.84 mg.(kg.h)-1;作物根系菲吸收的动力学曲线可用米氏方程表征,大豆、胡萝卜和小麦根系菲的Km值分别为0.117、0.124和0.540 mg.L-1;根系菲吸收会导致营养液pH升高,pH升高的趋势和吸收速率常数k与Km值相对应,且与3种作物根系吸收能力的大小一致.因此可用根系吸收速率常数k、米氏常数Km值和水培液pH的变化表征作物根系吸收PAHs的能力差异,且从受影响因素的多寡角度考虑,吸收速率常数k和米氏常数Km较pH变化更适合.     

黄土丘陵区退耕时间序列梯度上草本植被群落与土壤C、N、P、K化学计量学特征

研究草本植被群落生态化学计量学特征、营养元素分配及其变化规律对阐明草本植被群落对环境变化的响应和适应性具有重要意义.本文以延河流域8个不同退耕年限的草本植被群落叶片、根系及土壤为对象,分别对其C、N、P、K化学计量学特征进行了研究.结果表明,黄土丘陵区草本植被群落叶片C、N、P、K含量平均值分别为444.21、22.34、1.49、14.66mg·g~(-1),C/N、C/P、C/K、N/P平均值分别为21.86、424.72、39.82、20.27;根系C、N、P、K含量平均值分别为285.16、5.79、0.27、6.07 mg·g~(-1),C/N、C/P、C/K、N/P平均值分别为60.56、1 019.33、46.55、21.36;土壤C、N、P、K含量平均值分别为2.28、0.18、0.28、4.33 mg·g~(-1),C/N、C/P、C/K、N/P平均值分别为16.43、8.40、0.54、0.66.在退耕1~35年间,草本植被群落叶片C含量上升,N含量先上升后下降,磷含量整体下降,K含量先下降后上升;叶片C/N、C/P、C/K、N/P总体呈上升趋势.根系C、N、P、K含量及其特征的变化规律与叶片不尽相同.随着退耕年限的增加,土壤C、N含量上升,P含量呈反正弦函数状变化,K含量呈抛物线状变化,C/N下降,C/P、C/K、N/P均上升.在退耕时间序列梯度上,C、P、K在叶片和根系中含量的比值存在不同程度的下降趋势,C、N、P在叶片和土壤中含量的比值下降,C、N在根系和土壤中含量的比值下降.植物营养元素的限制状况及分配规律均与退耕恢复时间响应关系及程度均存在差异.     

不同透光率对三七生长特征及根皂苷含量的影响

为明确光照强度对药用作物一年生和二年生三七[Panax notoginseng(Burk)F.H.Chen]形态特征、生物量积累和分配以及皂苷积累的影响,为三七优质、高效栽培提供理论依据,采用搭建不同透光率遮荫棚的方法对三七进行人工遮荫,荫棚透光率分别为22.3%、11.8%、8.4%、2.9%和1.1%,在三七收获期分别测定植株的形态指标、生物量以及皂苷含量.结果显示:当透光率在22.3%-2.9%之间时,透光率降低对一年生三七各器官生物量无显著性影响,但当透光率降低到1.1%时,各器官生物量显著降低;在透光率为1.1%的条件下,一年生三七根冠比和根质比显著减小,茎质比和叶质比显著增大.二年生三七根生物量在透光率为22.3%、11.8%、8.4%和2.9%的条件下无显著差异,在透光率为1.1%的条件下显著降低.透光率为11.8%的条件最有利于一年生和二年生三七根系的健康生长;但一年生三七根总皂苷含量在透光率为22.3%的条件下最高(质量分数w=0.862%),二年生三七总皂苷含量在透光率为8.4%的条件下最高(质量分数w=5.642%).总的来看,三七是一种典型的喜阴根茎类药用植物,适当遮荫有利于其生长及皂苷的积累;10%左右的透光率应是三七生产中首选的生长环境光照强度.     

湿地植物芦苇根系分泌物的三维荧光光谱表征分析

针对湿地植物芦苇根系分泌物特性不明确的问题,于北京建筑大学大兴校区人工湖实地采集湿地植物芦苇,在实验室水培后采用三维荧光光谱技术考察了芦苇根系分泌溶解性有机物组成随时间的变化规律。结果表明:芦苇根系可分泌溶解性有机物,使根系周围水体有机碳含量增加;芦苇根系分泌物主要为含芳环结构类色氨酸蛋白物质;随时间延长,三维荧光光谱图出现代表微生物代谢物的荧光峰,推测根系周围出现微生物活动,微生物利用根系分泌物生长繁殖,并将类蛋白物质转化为类腐殖酸物质,产生代谢物,使根际周围溶解性有机物组成发生改变。     

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。     

锌铬复合污染对水稻根系可溶性糖代谢的影响

植物具有逐步适应逆境的能力,在不同生育期对逆境的适应程度不同。可溶性糖是植物碳代谢的主要物质之一,与植物的抗性有密切关系。通过盆栽试验,研究了锌铬复合污染下,在水稻(Oryza sativa L.)不同生育期,水稻根系可溶性糖的代谢。结果表明,随着土壤中锌、铬质量分数的增加,在水稻不同生育期,其根干质量及地上部分干质量均呈降低的趋势,而根冠比呈现一定的升高趋势;水稻根系可溶性糖含量呈升高的趋势。偏相关分析表明,在水稻不同生育期,土壤中锌、铬质量分数与水稻根系可溶性糖含量均呈显著或极显著的偏相关关系。锌在水稻孕穗期及灌浆结实期对水稻根系可溶性糖含量的作用均大于铬,在分蘖期小于铬。这表明在重金属胁迫下,水稻通过增加其根系中可溶性糖含量来协调源流库的关系,从而提高自身对锌铬复合污染的生态适应能力。     

转基因作物对土壤生物的影响

综述了转基因作物根系分泌物和转基因作物残茬对土壤微生物和土壤动物的影响,主要表现在3方面:(1)对某些微生物和土壤动物有毒害作用;(2)为特定的微生物和土壤生物提供营养;(3)对土壤生物可能产生长期累积影响,但对此尚无定论。     

植物根过滤作用对重金属的富集研究

用作植物根的过滤作用来处理污水中的重金属是一种新兴的重金属污水植物处理技术。以陆生植物－萝卜块状根系为材料，通过溶液培养的方法，研究了根过滤作用对重金属的富集情况，为陆生植物在重金属污水净化中的应用提供理论依据。