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基于根系特征分析海岛棉幼苗耐碱性

干旱地区农业研究 2023年第2期41卷 21-26页

作者：杨涛李昊宸赵康王红刚程璐瑶高文伟新疆农业大学农学院/棉花教育部工程研究中心新疆乌鲁木齐830052

针对海岛棉幼苗期进行耐碱性研究,设置不同Na 2CO 3胁迫浓度(0.00%、0.07%、0.09%和0.11%),待幼苗长至第11天根据其根部特征筛选海岛棉耐Na_(2)CO_(3)的最适浓度,并基于最适浓度评价海岛棉的耐受性。结果表明,0.09%的Na_(2)CO_(3)胁迫... 详细信息

针对海岛棉幼苗期进行耐碱性研究,设置不同Na 2CO 3胁迫浓度(0.00%、0.07%、0.09%和0.11%),待幼苗长至第11天根据其根部特征筛选海岛棉耐Na_(2)CO_(3)的最适浓度,并基于最适浓度评价海岛棉的耐受性。结果表明,0.09%的Na_(2)CO_(3)胁迫最适于鉴定海岛棉耐碱性;在0.09%的Na_(2)CO_(3)碱胁迫下,海岛棉品种根系特征性状均受到不同程度抑制,像素面积变异最弱。主成分分析将根部特征性状分为3个主成分,第1主成分为根系生物量和形态因子;第2主成分为侧根因子;第3主成分为主根长度因子。隶属函数值和D值之间拟合性较好,呈显著相关,因此可将两者统一进行综合评价,将海岛棉划分为敏感型、弱耐碱型、耐碱型和强抗型4类,并筛选到敏感材料4401和S(L),强抗材料JZ-1;供试海岛棉材料主要以中间型为主,极端材料较少。

关键词：海岛棉 Na_(2)CO_(3)胁迫幼苗根系特征耐碱性

中籼水稻品种改良过程中米质和根系特征对灌溉方式的响应

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中国水稻科学 2022年第5期36卷 505-519页

作者：景文疆顾汉柱张小祥吴昊张伟杨顾骏飞刘立军王志琴杨建昌张耗扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009 江苏里下河地区农业科学研究所江苏扬州225007

【目的】研究不同灌溉方式下中籼水稻品种的稻米品质与根系特征。【方法】以江苏省近80年来各阶段具有代表性的中籼水稻品种为试验材料,全生育期设置干湿交替灌溉(AWD)和常规灌溉(CI)处理。在矮秆、半矮秆常规稻和半矮秆杂交稻中各选择... 详细信息

【目的】研究不同灌溉方式下中籼水稻品种的稻米品质与根系特征。【方法】以江苏省近80年来各阶段具有代表性的中籼水稻品种为试验材料,全生育期设置干湿交替灌溉(AWD)和常规灌溉(CI)处理。在矮秆、半矮秆常规稻和半矮秆杂交稻中各选择2个水分利用效率(WUE)存在明显差异的品种进行稻米品质和根系特征分析。【结果】无论是在AWD还是CI下,各类型品种的产量和WUE均随品种改良逐渐提高。与CI相比,AWD显著增加了产量和水分利用效率。在AWD下,各类型品种(矮秆品种、半矮秆品种、半矮秆杂交稻)的产量分别为6.96 t/hm^(2)、8.71 t/hm^(2)和10.14 t/hm^(2),WUE分别为1.30 kg/m^(3)、1.62 kg/m^(3)和1.91 kg/m^(3)。各类型品种的精米率、整精米率、蛋白质含量、淀粉溶解度与膨胀度、根干质量、根冠比、根系氧化力、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积、根系伤流液中玉米素和玉米素核苷以及脱落酸含量随品种改良显著提高。与CI相比,AWD改善了稻米的加工和外观品质及根系形态生理特征,提高了稻米淀粉的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值,降低了淀粉的消减值和相对结晶度。相关分析表明,产量、WUE及稻米品质均与根系生长密切相关。【结论】现代半矮秆品种尤其杂交稻在全生育期干湿交替灌溉条件下可获得较高的产量和水分利用效率以及较优的稻米品质,这与根系形态和生理特征的改善密切相关。

关键词：水稻水分利用效率品种稻米品质根系特征

若尔盖高寒沙化草地恢复过程中土壤全碳和植物根系特征的变化

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生态学杂志 2023年第2期42卷 282-290页

作者：李露航类延宝陈秋捷邓先智包寒阳扎琼巴让孙庚中国-克罗地亚生物多样性和生态系统服务“一带一路”联合实验室中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室成都610041 中国科学院成都生物研究所成都610041 西南民族大学青藏高原研究院成都610041 扎琼仓生态文化交流中心甘肃甘南藏族自治州747205

草地对全球碳循环和土壤碳固存的重要性越来越受到重视。我国草地约95%的碳都储存在土壤中。本研究以若尔盖高寒草地为对象,选取了未恢复、恢复1年、恢复4年、恢复8年的4块沙化草地,探究高寒草地恢复过程中土壤全碳和植物根系特征的变... 详细信息

草地对全球碳循环和土壤碳固存的重要性越来越受到重视。我国草地约95%的碳都储存在土壤中。本研究以若尔盖高寒草地为对象,选取了未恢复、恢复1年、恢复4年、恢复8年的4块沙化草地,探究高寒草地恢复过程中土壤全碳和植物根系特征的变化。结果表明:若尔盖高寒草地土壤碳含量受恢复时间和土壤深度的影响,恢复草地的土壤全碳、有机碳和无机碳含量皆高于未恢复草地;有机碳含量在恢复8年达到最高,而无机碳则在恢复1年最高,分别是未恢复草地的7.55、11.78倍;恢复1年、恢复4年草地的土壤有机碳含量表层(0~20 cm)低于深层(20~50 cm),而恢复8年草地则是深层低于表层;而土壤无机碳无论是恢复1年、恢复4年、恢复8年的草地皆是0~5 cm土层的最高;有机碳/无机碳比为恢复4年>恢复8年>恢复1年,且深层(20~70 cm)土壤有机碳占比要高于表层(0~20 cm);根系特征(根长、根体积、组织密度和根生物量)随着恢复时间增加而增加并与土壤有机碳显著正相关(P0.05),土壤无机碳含量与pH显著正相关(P<0.05);在沙化草地恢复过程中,土壤碳含量显著升高,草地植物群落和土壤理化性质也逐步改善。因此,对退化草地实施人工干预,进行次生演替,是增加高寒退化草地土壤碳汇的一种有效策略。

关键词：若尔盖沙化草地土壤全碳根系特征草地恢复

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氮磷配施对高寒草甸植物根系特征的影响

草业学报 2023年第7期32卷 160-174页

作者：廖小琴王长庭刘丹唐国毛军西南民族大学青藏高原研究院四川成都610041

植物根系是固定和支撑植物体的重要器官,是草地生态系统重要的碳库之一。分析植物不同直径大小根系在不同浓度氮磷配施下的形态特征和生理功能,有利于了解高寒草甸植物根系生长特征、碳分配格局和养分循环。本研究在川西北高寒草甸采用... 详细信息

植物根系是固定和支撑植物体的重要器官,是草地生态系统重要的碳库之一。分析植物不同直径大小根系在不同浓度氮磷配施下的形态特征和生理功能,有利于了解高寒草甸植物根系生长特征、碳分配格局和养分循环。本研究在川西北高寒草甸采用微根管技术原位监测4个氮(N)、磷(P)梯度(CK:0 g·m^(-2);NP10:N 5 g·m^(-2)+P 5 g·m^(-2);NP_(2)0:N 10 g·m^(-2)+P 10 g·m^(-2);NP_(30):N 15 g·m^(-2)+P 15 g·m^(-2))根系动态(现存量、生产量、死亡量和周转率)的变化特征及其与环境因子间的相互关系。结果表明:1)土层间根系总现存量差异显著,0~10 cm土层施肥(NP10、NP20、NP30)显著降低了直径≤0.3 mm根系现存量,且NP30显著降低了总根系和直径>0.3 mm根系现存量;10~20cm土层NP20总根系和直径>0.3 mm根系现存量显著高于其他处理(P根系总生产量和死亡量差异显著,0~10 cm土层,直径≤0.3 mm根系生产量和死亡量在处理间无显著差异,直径>0.3 mm根系在NP30死亡量显著增加;10~20 cm土层,直径≤0.3 mm根系生产量和死亡量在施肥处理下显著低于CK,直径>0.3 mm根系生产量和死亡量均在NP20、NP30显著高于CK(P根系周转速率无显著差异,但整体上直径≤0.3 mm根系周转速率高于直径>0.3 mm根系。4)结构方程模型进一步表明:根系现存量和生产量受土壤养分[全碳(TC);全氮(TN)]和根系直径大小的直接影响,土壤养分对根系周转率有正效应。综上:氮磷配施梯度对地下总根系现存量和死亡量影响显著,低、中氮磷(NP10、NP20)配施会降低植物对直径≤0.3 mm根系生物量的分配,投入更多的资源促进直径>0.3 mm根系的生长;高施肥(NP30)会使植物减少各直径大小根系生物量的分配,增加其死亡量,从而降低根系碳的积累。

关键词：氮磷配施根系直径大小根系特征微根管法高寒草甸

木纤维重构红壤下根系特征对根土复合体剪切特性的影响

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农业工程学报 2024年

作者：张川谢祥荣段青松张玉锴李效顺李淑芳徐兴倩陈正发云南农业大学水利学院自然资源部云南山间盆地土地利用野外科学观测研究站中国矿业大学中国资源型城市转型发展与乡村振兴研究中心

红壤黏性重、水分变化大、抗剪性能较低，通过根系特征参数研究草本植物根土复合体的力学特性具有一定意义。为探明不同质量分数（0、0.5%、2.5%和5.0%）木纤维重构红壤下，根系特征对草本植物根土复合体抗剪特性的影响机理，该研究通... 详细信息

红壤黏性重、水分变化大、抗剪性能较低，通过根系特征参数研究草本植物根土复合体的力学特性具有一定意义。为探明不同质量分数（0、0.5%、2.5%和5.0%）木纤维重构红壤下，根系特征对草本植物根土复合体抗剪特性的影响机理，该研究通过直剪试验测定白三叶和黑麦草根土复合体的抗剪强度，并采用WinRHIZO根系分析系统测定根表面积指数、根系体积比、根系长度、地下生物量4个根系特征参数，并进一步揭示其对抗剪强度影响机理及规律。结果表明：适量的木纤维添加有利于须根系草本植物的生长，木纤维质量分数较低时，黑麦草的根系特征参数值高于白三叶3～5倍，木纤维质量分数较高时，黑麦草和白三叶的根系长度分别为456.27和438.35 cm，地下生物量分别为0.410和0.150 mg；随根系特征参数增加黑麦草根土复合体的抗剪强度增幅大于白三叶根土复合体，增幅范围分别为26.55%～47.20%、26.21%～35.07%，但存在一定的变化阈值。采用摩尔-库伦模型对根土复合体的抗剪特性参数的模拟效果较好，根系特征参数达到变化阈值时，黏聚力变化差异明显，对内摩擦角影响较小。该研究对深入研究红壤区的边坡防护、植被恢复和土地整治等具有重要的理论和工程实践价值。

关键词：土壤抗剪特性根土复合体根系特征木纤维红壤

黄土丘陵区典型草本根系特征对土壤抗剪特性的影响

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水土保持研究 2024年第3期31卷 153-159页

作者：田愉琴王兵汪建芳白洁中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心陕西杨凌712100 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049

[目的]探讨退耕还林(草)工程实施20年以来,退耕地植物根系特征对土壤抗剪特性的影响,旨在为新时期黄土高原植被恢复和水土保持效益评估提供参考。[方法]选取黄土高原丘陵沟壑区不同演替阶段6个典型草地和2个人工草地,采集土壤表层(0—5 ... 详细信息

[目的]探讨退耕还林(草)工程实施20年以来,退耕地植物根系特征对土壤抗剪特性的影响,旨在为新时期黄土高原植被恢复和水土保持效益评估提供参考。[方法]选取黄土高原丘陵沟壑区不同演替阶段6个典型草地和2个人工草地,采集土壤表层(0—5 cm)土样120个,测定土壤抗剪特性、土壤性质和根系特征指标。[结果](1)各样地土壤容重无显著的差异(p>0.05),毛管孔隙度、总孔隙度和土壤含水量存在显著差异(p根系植物根长密度和表面积密度较大在不同演替阶段均大于直根系植物,须根系植物根体积密度除演替初期外均小于直根系植物,人工草地沙打旺上述根系特征参数均不同程度小于自然撂荒草地。(3)各样地平均根土复合体抗剪强度相较于素土增加了22.11%~46.22%,但自然撂荒草地平均抗剪强度差异不显著(p>0.05)。人工草地黏聚力整体低于自然撂荒草地,不同演替阶段内摩擦角均表现为须根系植物大于直根系植物(1.07,1.25,1.23倍)。(4)黏聚力随总孔隙度(R^(2)=0.82)或根体积密度(R^(2)=0.47)的增加呈线性增大,内摩擦角随土壤容重的增加呈线性减少(R^(2)=0.39)。[结论]在植被恢复过程中,土壤性状、根系特征及根系构型对土壤抗剪特性有一定影响。

关键词：土壤性状根系特征黏聚力内摩擦角

高寒草甸植物群落不同根序根系特征对降雨量变化的响应

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生态学报 2022年第15期42卷 6250-6264页

作者：唐国胡雷宋小艳李香真王长庭西南民族大学青藏高原研究院成都610041 中国科学院成都生物研究所环境与应用微生物重点实验室环境微生物四川省重点实验室成都610041

根系是草原生态系统中最重要的碳库之一,分析高寒草甸植物群落生物量和地下不同径级根系碳分配特征及根系的生长特征对降雨变化的响应,有利于了解全球变化背景下高寒草甸植物根系、土壤碳氮循环及其过程。采用微根管技术原位监测5种降... 详细信息

根系是草原生态系统中最重要的碳库之一,分析高寒草甸植物群落生物量和地下不同径级根系碳分配特征及根系的生长特征对降雨变化的响应,有利于了解全球变化背景下高寒草甸植物根系、土壤碳氮循环及其过程。采用微根管技术原位监测5种降雨处理下(增雨50%:1.5P、自然降雨:1.0P、减雨30%:0.7P、减雨50%:0.5P、减雨90%:0.1P)高寒草甸植物群落和根系属性(现存量、生产量、死亡量、根系寿命和周转速率)的变化特征,结果表明:(1)降雨变化对地上植物群落生物量无显著影响,但0.5P和0.1P显著增加禾本科生物量(P根系现存量在处理间无显著差异,但随着降雨量减少呈先增加后降低的趋势。土层间不同径级根系现存量差异显著,0—10 cm土层1.5P和0.7P1级根现存量显著增加,2级和3级根现存量显著降低;在10—20 cm土层,1.0P2级根系现存量显著高于其余处理(P根系周转随降雨量减少呈降低趋势,但无显著差异(P>0.05)。(6)结构方程模型进一步表明:根系现存量和生产量受土层和水分的直接影响,土层和养分对根系周转有负效应。综上所述,降雨量的变化并未显著改变地下总根系生物量,但少量降雨变化(0.7P、1.5P)会降低植物对2、3级根生物量的分配,投入更多资源以促进1级根的生长;而水分下降至轻度水分胁迫(0.1P),植物会减少地下各径级根系生物量的分配,保持低根系生物量消耗和低根系生长来维持其正常的生长状态,完成其正常的生态功能。

关键词：微根管根系径级根系特征高寒草甸

藏北高寒草原典型植物根际土壤细菌群落结构多样性及根系特征分析

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草地学报 2022年第5期30卷 1131-1140页

作者：付莉娇李雪琴范继辉鲁旭阳鄢燕中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所山地表生过程与生态调控重点实验室四川成都610041 中国科学院大学北京100049

根际土壤微生物作为根系生境中的重要组成部分,在物质能量循环方面发挥着不可替代的作用。本研究选择3种藏北高寒草原上具有代表性的植物,采用高通量测序方法揭示了不同植物根际细菌群落结构多样性差异,并利用WinRHIZO根系图像分析系统... 详细信息

根际土壤微生物作为根系生境中的重要组成部分,在物质能量循环方面发挥着不可替代的作用。本研究选择3种藏北高寒草原上具有代表性的植物,采用高通量测序方法揭示了不同植物根际细菌群落结构多样性差异,并利用WinRHIZO根系图像分析系统软件分析各植物的根系形态差异。结果表明:Acidobacteria(酸杆菌门)为所有样本中的优势菌门,占所有门类的25%左右;根际细菌群落在组间的差异均大于组内差异,但不显著;在测定的6个土壤环境因子中,速效磷是影响根际土壤微生物群落结构及其多样性的关键因子;与流水带组相比,对照组的根系平均直径减小,根尖数均显著增多(P根系形态特征存在差异。由此可知,流水带内外的植物地下部分主要通过调整根际土壤微生物群落结构和调节根系形态来适应生境的变化。

关键词：流水根际微生物群落结构根系特征

有机肥化肥配施对大棚黄瓜根区土壤与根系特征的影响

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园艺学报 2022年第5期49卷 1047-1059页

作者：韩鲁杰冯一清杨秀华张宁毕焕改艾希珍山东农业大学园艺科学与工程学院作物生物学国家重点实验室农业部黄淮地区园艺作物生物学与种质创制重点开放实验室山东省果蔬优质高效生产协同创新中心山东泰安271018 青岛西海岸新区农业科技教育中心山东青岛266400

针对当前设施黄瓜生产中化肥用量过多造成土壤环境变劣,黄瓜产量和品质下降等问题,以‘津优35号’黄瓜(Cucumis sativus L.)为试材,研究有机肥(牛粪︰豆饼=4︰1)与化肥配施对大棚黄瓜根区土壤环境和根系特征的影响。设3个有机肥/化肥比... 详细信息

针对当前设施黄瓜生产中化肥用量过多造成土壤环境变劣,黄瓜产量和品质下降等问题,以‘津优35号’黄瓜(Cucumis sativus L.)为试材,研究有机肥(牛粪︰豆饼=4︰1)与化肥配施对大棚黄瓜根区土壤环境和根系特征的影响。设3个有机肥/化肥比例处理(30%/70%、40%/60%、50%/50%)和纯化肥对照,连续3年(2018-2020年)6茬定位施肥。结果表明:随着种植茬口的增加,对照根区土壤的p H和孔隙度逐渐下降,电导率(EC)呈上升趋势,容重变化幅度较小,土壤趋于酸化和板结;而3个处理的pH变化不大,容重逐渐下降,孔隙度和EC值上升。同一茬口中3个处理的根区土壤物理性质差异不大,但与对照相比,pH和孔隙度较高,而容重和EC值较低。3个处理的碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量均随着种植茬次的增加而逐渐增加,1~3茬与对照差异不大,4~6茬显著高于对照,40%/60%处理尤其显著。3个处理的根际土壤细菌、真菌和放线菌数量也呈上升趋势,上升幅度以40%/60%处理最大,对照最小。高通量测序结果显示,3个处理的根际鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)等有益细菌相对丰度显著增加,镰刀菌属(Fusarium)等致病菌相对丰度显著下降,根际土壤细菌多样性显著增加,真菌多样性显著减少,微生物群落结构明显改善,其中40%/60%处理效果尤其显著。与对照相比,3个处理的根际土壤硝酸还原酶(NR)、脲酶(URE)、酸性磷酸酶(ACP)、过氧化氢酶(CAT)和蔗糖酶(INV)活性均显著增加,根系长度、体积、表面积、根尖数明显增大,直径显著减小,根系活力显著提高。综合比较,40%有机肥+60%化肥处理,设施土壤环境最好,黄瓜根系活力最强,根系特征最优,可在生产中推广应用。

关键词：黄瓜有机肥化肥土壤理化性质微生物多样性根系特征