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红砂幼苗对土壤水分胁迫的生理响应及根系形态适应性研究

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红砂幼苗对土壤水分胁迫的生理响应及根系形态适应性研究

作者：耿东梅甘肃农业大学

学位级别：硕士

本研究以红砂(Reaumuria soongorica)的2年生幼苗为试验材料，采用人工控制土壤含水量的方法，通过对不同土壤水分胁迫下红砂幼苗的光保护机制、酶保护机制、渗透调节机制、根系形态和功能特征等方面的研究，以揭示红砂幼苗对土壤水分... 详细信息

本研究以红砂(Reaumuria soongorica)的2年生幼苗为试验材料，采用人工控制土壤含水量的方法，通过对不同土壤水分胁迫下红砂幼苗的光保护机制、酶保护机制、渗透调节机制、根系形态和功能特征等方面的研究，以揭示红砂幼苗对土壤水分胁迫的反应和适应机制，了解红砂的耐旱机理，从而为红砂植被保护、恢复和重建提供理论基础，同时也为荒漠植物抗逆性研究补充新的理论依据。主要研究结果如下：1红砂幼苗叶绿素荧光参数、叶绿素含量和抗氧化酶活性等光合生理指标的变化：1）随土壤水分胁迫程度的加剧，红砂幼苗叶绿素含量呈明显降低趋势，与CK（对照组）相比，MS（中度土壤水分胁迫）和SS（重度重度胁迫）处理下红砂幼苗叶绿素含量分别降低了15.32%、25.73%，这说明土壤水分胁迫影响了叶绿素的生物合成，促进了已合成叶绿素的分解;而叶绿素(a/b)随土壤水分胁迫加剧呈显著升高趋势，这表明土壤水分胁迫导致了LHCII含量降低，减少了其对光能的捕获，降低了光合机构遭受破坏的风险。2）随着土壤水分胁迫程度的加剧，Fo呈升高趋势，而Fm、Fv/Fo和Fv/Fo呈明显降低趋势;各光强下Y(II)和ETR随土壤水分胁迫加剧总体上呈降低趋势。这说明土壤水分胁迫使PSⅡ结构与功能受到了一定程度地损伤与破坏。3）随土壤水分胁迫加剧其SOD活性呈先减小后增大趋势，而POD和CAT活性与MDA含量均呈增加趋势，这表明土壤水分胁迫条件下红砂叶片通过保护酶活性的变化来提高其对干旱环境的适应能力。2红砂幼苗生长状况与几种主要渗透调节物质的积累特征：1）随土壤水分胁迫程度的加剧，红砂幼苗茎叶总生物量呈明显的减少趋势，其株高呈逐渐降低的变化趋势，而根冠比、根长和根表面积均呈逐步增大的变化趋势、根系生物量呈先增加后减少的变化趋势。2）随土壤水分胁迫程度的加剧，红砂幼苗茎叶、根组织中脯氨酸含量均表现出明显的增加趋势，而可溶性糖和可溶性蛋白含量的变化相对不明显。3）在土壤水分胁迫条件下红砂幼苗不同器官中可溶性糖和可溶性蛋白含量的变化均不明显，而脯氨酸在不同土壤水分胁迫阶段于红砂幼苗不同器官中的含量会呈现交错配合的明显增加。因此，土壤水分胁迫下红砂幼苗通过调整自身生长和生物量分配来加大根冠比;同时，红砂幼苗主要通过积累脯氨酸来提高吸水和保水能力，从而有效抵御胁迫环境、维持植株正常生长。3红砂幼苗细根形态及功能特征的变化：1）随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根直径和体积呈减小趋势，而根长、比根长、表面积、比表面积均呈增大趋势，表明在胁迫条件下，红砂幼苗细根可通过根长、比根长、表面积、比表面积的增加与直径和体积的减小来适应逆境胁迫。随根序的升高红砂幼苗细根直径呈增大趋势，而根长和比根长表现出减小趋势，比表面积呈先升高后降低的趋势。2）随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根全C含量呈降低趋势，而全N含量先呈明显的降低趋势，后呈升高趋势，表明在中度胁迫下红砂幼苗细根呼吸作用明显降低。随根序的升高红砂幼苗细根全C含量呈增加趋势，而全N含量呈下降趋势，表明红砂幼苗较低级根序具有较强的呼吸作用与代谢活性。3）红砂幼苗细根根长与全C含量之间呈极显著正相关(R2=0.63**);直径与全C含量之间呈显著正相关(R2=0.48*);比根长与C含量呈显著负相关(R2=-0.49*)。

关键词：红砂土壤水分胁迫抗氧化酶活性叶绿素荧光渗透调节细根形态细根功能

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河西走廊中部两种荒漠植物根系构型特征

应用生态学报 2013年第1期24卷 25-31页

作者：单立山李毅任伟苏世平董秋莲耿东梅甘肃农业大学林学院兰州730070 新疆维吾尔自治区林业学校乌鲁木齐830000

在河西走廊中部,采用挖掘法挖取红砂和白刺根系,应用拓扑学与分形理论分析了根系构型的特征.结果表明:2种荒漠植物根系的拓扑指数均较小,根系分支模式均近似为叉状分支结构.红砂和白刺根系具有较好的分形特征,其分形维数分别为(1.18±0.... 详细信息

在河西走廊中部,采用挖掘法挖取红砂和白刺根系,应用拓扑学与分形理论分析了根系构型的特征.结果表明:2种荒漠植物根系的拓扑指数均较小,根系分支模式均近似为叉状分支结构.红砂和白刺根系具有较好的分形特征,其分形维数分别为(1.18±0.04)和(1.36±0.06);分形维数、分形丰度与根系平均连接长度均呈显著正相关.2种荒漠植物根系的平均连接长度均较大,以扩大植物的有效营养空间,从而适应干旱贫瘠的土壤环境.2种荒漠植物根系分支前的横截面积等于根系分支后的横截面积之和,验证了Leonardo da Vinci法则.对17个根系构型参数进行主成分分析,根系拓扑指数、根系连接数量、逐步分支率和根系直径4个根系构型参数能很好地表示2种荒漠植物根系构型特征.

关键词：荒漠植物根系构型拓扑指数分形维数分支率连接长度

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红砂根系构型对干旱的生态适应

中国沙漠 2012年第5期32卷 1283-1290页

作者：单立山李毅董秋莲耿东梅甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070

对西北干旱、半干旱区不同生境条件下红砂(Reaumuria soongorica)根系构型参数进行了分析,以探讨红砂根系构型对干旱的生态适应性。结果表明:①不同生境条件下红砂根系的拓扑指数均较小,根系分支模式接近叉状分支模式,但在干旱的河西走... 详细信息

对西北干旱、半干旱区不同生境条件下红砂(Reaumuria soongorica)根系构型参数进行了分析,以探讨红砂根系构型对干旱的生态适应性。结果表明:①不同生境条件下红砂根系的拓扑指数均较小,根系分支模式接近叉状分支模式,但在干旱的河西走廊风沙区和戈壁区红砂根系拓扑指数均逐渐增加,表明干旱有使红砂根系分支向鱼尾分支模式发展。②干旱的河西走廊风沙区和戈壁区红砂根系分形维数均较小,分别为1.1778、1.1169,分形特征不是很明显;而半干旱的黄土丘陵沟壑区分形维数较大,根系具有很好的分形特征。③干旱的河西走廊红砂根系总分支率均比半干旱的黄土丘陵沟壑区要小,表明在半干旱的黄土丘陵沟壑区红砂根系分支能力相对较强,随着干旱的增加其分支能力有所减弱。④不同生境条件下红砂根系的连接长度都较大,但不同生境却表现出明显差异,其中干旱风沙区根系平均连接长度最长。红砂为适应干旱的环境通过减少根系次级分支和根系的重叠、增加根系连接长度,使其根系的分支模式向鱼尾分支模式发展以降低根系内部对营养物质的竞争,提高根系对营养物质的吸收效率,保证植物有效的营养空间,从而在资源贫瘠的环境中吸收足够的水分和营养来保证其正常生理需求。

关键词：拓扑指数分形维数分形丰度生态适应根系构型

土壤水分胁迫对红砂幼苗叶绿素荧光和抗氧化酶活性的影响

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植物学报 2014年第3期49卷 282-291页

作者：耿东梅单立山李毅 Жигунов Анатолий Васильевич 甘肃农业大学林学院兰州730070 圣彼得堡林业科学研究院圣彼得堡191028

以红砂(Reaumuria soongorica)2年生幼苗为材料,研究不同土壤水分处理下其叶绿素荧光参数、叶绿素含量和抗氧化酶活性等光合生理指标的变化特征。取得如下结果。(1)与对照组(CK)相比,中度胁迫(MS)和重度胁迫(SS)处理下红砂叶绿素含量分... 详细信息

以红砂(Reaumuria soongorica)2年生幼苗为材料,研究不同土壤水分处理下其叶绿素荧光参数、叶绿素含量和抗氧化酶活性等光合生理指标的变化特征。取得如下结果。(1)与对照组(CK)相比,中度胁迫(MS)和重度胁迫(SS)处理下红砂叶绿素含量分别降低了15.3%和25.7%,叶绿素(a/b)含量分别增加了7.4%和36.9%。表明胁迫处理导致色素含量和捕光色素复合体II含量下降,减少了其对光能的捕获,降低了光合机构遭受破坏的风险。(2)随着胁迫的加剧,初始荧光(Fo)呈升高趋势,而最大荧光(Fm)、PSII潜在光化学效率(Fv/Fo)和PSII最大光化学效率(Fv/Fm)呈明显降低趋势。说明胁迫使PSII结构与功能受到一定程度的损伤和破坏。(3)在胁迫处理下,抗氧化酶活性和丙二醛含量也发生了一定程度的变化,反映出红砂对胁迫环境有较强的耐受性。

关键词：抗氧化酶活性叶绿素叶绿素荧光红砂土壤水分胁迫

土壤水分胁迫对红砂幼苗细根形态和功能特征的影响

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水土保持通报 2014年第6期34卷 36-42页

作者：耿东梅单立山李毅甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070

通过盆栽人工模拟干旱试验,研究了土壤水分胁迫对红砂幼苗细根形态及功能的影响。结果表明:(1)随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根直径和体积呈减小趋势,而根长、比根长、表面积、比表面积均呈增大趋势,表明在胁迫条件下,红砂幼苗细根可通过... 详细信息

通过盆栽人工模拟干旱试验,研究了土壤水分胁迫对红砂幼苗细根形态及功能的影响。结果表明:(1)随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根直径和体积呈减小趋势,而根长、比根长、表面积、比表面积均呈增大趋势,表明在胁迫条件下,红砂幼苗细根可通过根长、比根长、表面积、比表面积的增加与直径和体积的减小来适应逆境胁迫。随根序的升高红砂幼苗细根直径呈增大趋势,而根长和比根长表现出减小趋势,比表面积呈先升高后降低的趋势。(2)随胁迫程度的加剧红砂幼苗细根全C含量呈降低趋势,而全N含量先呈明显的降低趋势,后呈升高趋势,表明在中度胁迫下红砂幼苗细根呼吸作用明显降低。随根序的升高红砂幼苗细根全C含量呈增加趋势,而全N含量呈下降趋势,表明红砂幼苗较低级根序具有较强的呼吸作用与代谢活性。(3)红砂幼苗细根根长与全C含量之间呈极显著正相关关系;直径与全C含量之间呈显著正相关关系;比根长与C含量呈显著负相关关系。

关键词：红砂土壤水分胁迫根序细根形态细根功能

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北京都市型现代农业作物科学发展的思考

作物杂志 2011年第2期 4-7页

作者：耿东梅李云伏杨国航北京市农林科学院北京100097

历史实践证明,作物科学为北京农业发展做出了重要贡献。当前,随着北京都市农业发展格局的初步形成,作物科学发展面临着巨大挑战,如何发展,成为科技工作者一直思考的问题。本文阐述了作物科学对北京做出的贡献,分析了当前发展作物科学的... 详细信息

历史实践证明,作物科学为北京农业发展做出了重要贡献。当前,随着北京都市农业发展格局的初步形成,作物科学发展面临着巨大挑战,如何发展,成为科技工作者一直思考的问题。本文阐述了作物科学对北京做出的贡献,分析了当前发展作物科学的限制因素、优势条件及重要作用,提出了今后作物科学研究与发展的方向。

关键词：北京都市农业作物科学发展

红砂幼苗根系形态特征和水分利用效率对土壤水分变化的响应

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西北植物学报 2014年第6期34卷 1198-1205页

作者：单立山李毅段雅楠耿东梅李真银张荣段桂芳 Жигунов Анатолий Васильевич 甘肃农业大学林学院兰州730070 圣彼得堡林业科学研究院圣彼得堡190121

为探讨干旱与半干旱区受损红砂种群幼苗适宜生长的土壤水分条件,采用盆栽方法,研究了红砂幼苗在充分灌溉(FI)、适度灌溉(MI)、干旱处理(DT)3个水分处理下根系形态和水分利用效率的变化特征。结果表明:(1)红砂幼苗根系形态因水分条件和... 详细信息

为探讨干旱与半干旱区受损红砂种群幼苗适宜生长的土壤水分条件,采用盆栽方法,研究了红砂幼苗在充分灌溉(FI)、适度灌溉(MI)、干旱处理(DT)3个水分处理下根系形态和水分利用效率的变化特征。结果表明:(1)红砂幼苗根系形态因水分条件和根序的不同而各异;随灌溉量的减少红砂幼苗根系直径和根体积均表现为FI>MI>DT,但干旱处理促进了根系的伸长生长和比表面积和比根长增加,根系形态的可塑性是红砂幼苗获取水分适应干旱环境的重要策略之一。(2)随根序的升高,各处理水平下红砂幼苗根长、比根长均显著减少,而其根直径和体积却显著增加,表明红砂幼苗根系内部具有高度的形态异质性。(3)与FI处理相比,MI和DT处理下红砂幼苗根系总生物量分别增加了50.00%、19.23%,但MI和DT处理却显著降低了红砂幼苗地上生物量,特别是叶片生物量下降幅度最大,分别降低了62.15%、83.28%,导致根冠比随灌溉量的减少而逐渐增加。(4)干旱处理显著提高了红砂幼苗的水分利用效率。研究认为,在灌溉量减少的情况下,红砂幼苗可通过根长、根系表面积和体积、直径等形态变化来优化其空间分布构型,以调节植株对水分的利用,提高水分利用效率。

关键词：红砂根长根表面积比根长比表面积根系生物量水分利用效率

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普通小麦PTS光温敏雄性不育的遗传分析

西北农林科技大学学报（自然科学版） 2003年第3期31卷 47-50页

作者：宋亚珍陈天佑雷国材耿东梅王强路明西北农林科技大学农学院陕西杨陵712100 北京农林科学院北京100089

以 PTS和常规品种 (系 )小偃 6号、西农 872 7、小偃 2 2、陕 2 2 9、陕 785 9、周麦 1 1等互为父母本进行杂交 ,分期播种 F1 和 F2 ,田间考察自交结实率和育性分离情况。结果表明 :F1 正反交组合的结实率不受细胞质影响 ,说明 PTS系的... 详细信息

以 PTS和常规品种 (系 )小偃 6号、西农 872 7、小偃 2 2、陕 2 2 9、陕 785 9、周麦 1 1等互为父母本进行杂交 ,分期播种 F1 和 F2 ,田间考察自交结实率和育性分离情况。结果表明 :F1 正反交组合的结实率不受细胞质影响 ,说明 PTS系的育性遗传为核基因控制。同时 ,F2 代育性变化是一个连续的过程 ,以结实率 70 %为界划分可育与不育及半不育时 ,出现 3∶ 1的分离比 ,因此认为 PTS系的不育表达是一主效隐性基因和多个微效 (修饰 )

关键词：普通小麦 PTS光温敏雄性不育遗传分析核基因控制育性变化主效隐性基因微效基因

甘肃省黄土高原地区高速公路弃渣场选址及水土保持措施

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中阿科技论坛（中英文） 2022年第8期 103-106页

作者：耿东梅甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司甘肃兰州730000

近年来,黄土高原地区高速公路的快速建设在促进区域经济社会快速发展的同时,也对沿线生态环境造成了一定的破坏,如路堑开挖、桥梁施工、隧道建设会产生一定数量的弃土(渣)。本文通过对甘肃省黄土高原某处公路水土流失重点治理区的废渣... 详细信息

近年来,黄土高原地区高速公路的快速建设在促进区域经济社会快速发展的同时,也对沿线生态环境造成了一定的破坏,如路堑开挖、桥梁施工、隧道建设会产生一定数量的弃土(渣)。本文通过对甘肃省黄土高原某处公路水土流失重点治理区的废渣堆场的分析,对弃渣场选址及水土保持措施进行了优化设计,旨在为黄土高原地区高速公路建设中的弃渣场选址及水土保持措施设计提供参考。

关键词：黄土高原区高速公路弃渣场水土保持设计