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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

干旱胁迫对光叉委陵菜根系特征、结构和生理特性的影响

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草业学报 2022年第2期31卷 203-212页

作者：高鹏飞张静范卫芳高冰郝宏娟吴建慧东北林业大学园林学院黑龙江哈尔滨150040

以光叉委陵菜的多年生植株作为试验材料,通过自然控水法,研究不同干旱处理对植株根系的表型特征、超微结构和生理指标的影响,探究光叉委陵菜的耐旱性。结果表明:干旱胁迫下,光叉委陵菜根系总长度、总表面积、总体积和平均直径持续增加,... 详细信息

以光叉委陵菜的多年生植株作为试验材料,通过自然控水法,研究不同干旱处理对植株根系的表型特征、超微结构和生理指标的影响,探究光叉委陵菜的耐旱性。结果表明:干旱胁迫下,光叉委陵菜根系总长度、总表面积、总体积和平均直径持续增加,根系干重在0~15 d增加,20~25 d干重显著降低(P根系细胞壁变形破损,线粒体解体消失,淀粉粒出现并不断膨大。丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量在25 d内持续升高,可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性在0~15 d显著升高,在20~25 d均显著下降(P0.05),MDA含量、可溶性蛋白含量、SOD活性均出现显著降低(P<0.05)。综合来看,光叉委陵菜能耐20 d的自然干旱,具有较强的抗旱性,这为东北地区选育耐旱植物提供了参考。

关键词：光叉委陵菜干旱胁迫根系特征结构特征生理特性

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

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水氮耦合对辣木幼苗根系形态特征的影响

广西植物 2023年第5期43卷 936-946页

作者：何至杭刘丽彭钟通陈轶群王艺颖刘悦曾曙才莫其锋华南农业大学林学与风景园林学院广州510642 梅州市农林科学院林业研究所广东梅州514011 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所北京100091

辣木(Moringa oleifera)主要分布在热带地区,属落叶乔木,具有极高的经济价值和栽培用途。为探究12种水氮组合处理对辣木根系形态的影响,该研究设置3种土壤水分梯度,分别为40%(低水,W1)、60%(中水,W2)、80%(高水,W3)的田间饱和持水量,以... 详细信息

辣木(Moringa oleifera)主要分布在热带地区,属落叶乔木,具有极高的经济价值和栽培用途。为探究12种水氮组合处理对辣木根系形态的影响,该研究设置3种土壤水分梯度,分别为40%(低水,W1)、60%(中水,W2)、80%(高水,W3)的田间饱和持水量,以及4种氮水平,分别为无氮(N0,0 g·plant^(-1))、低氮(N1,0.6 g·plant^(-1))、中氮(N2,1.8 g·plant^(-1))、高氮(N3,3.6 g·plant^(-1)),比较不同水氮组合处理对辣木幼苗粗根和细根性状(根长度、根表面积、根体积、根平均直径、比根长、比表面积等)的影响。结果表明:(1)水处理对辣木幼苗粗根和细根的性状没均有显著影响。(2)氮处理对粗根的根长、根表面积、根体积、根平均直径和比表面积有显著影响,而仅对细根的平均直径和比表面积有显著影响。(3)双因素方差分析显示,水氮交互作用仅对细根根长有显著影响;在相同的水处理下,低氮促进而高氮抑制辣木粗根和细根根长、根表面积和根体积的增加,说明低氮中水处理和低氮高水处理在一定程度上促进根系生长。综上表明,单一水处理的差异并没有显著改变辣木根系特性;低氮促进而高氮抑制辣木根系的生长且辣木粗根对氮处理的响应更敏感;水氮耦合对辣木根系生长有明显的调控作用,低氮中水或低氮高水的组合模式更利于辣木根系生长;为提高速生辣木的生长及生物量的累积,在生产上应严格控制水和氮的使用量及其配比,有效提高水和氮肥的利用效率。

关键词：水氮耦合根系特征施肥栽培树种热带

滴水量对新疆水稻不同类型品种根系特征、产量及水分利用效率的影响

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华中农业大学学报 2023年第5期42卷 82-93页

作者：刘润慧赵蕾唐清芸王子建张高煜魏萌王国栋李玉祥石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室石河子832003 新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所/农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室石河子832000

为提高水稻产量和水分利用效率,以抗旱性不同的2个水稻品种T-43(常规早粳抗旱型水稻)和新稻1号(常规早粳旱敏型水稻)为试验材料,设置W1(115.44 L/盆)、W2(98.12 L/盆)、W3(83.41 L/盆)3个滴水量处理,研究抽穗期和抽穗后20 d不同滴水量... 详细信息

为提高水稻产量和水分利用效率,以抗旱性不同的2个水稻品种T-43(常规早粳抗旱型水稻)和新稻1号(常规早粳旱敏型水稻)为试验材料,设置W1(115.44 L/盆)、W2(98.12 L/盆)、W3(83.41 L/盆)3个滴水量处理,研究抽穗期和抽穗后20 d不同滴水量对水稻根系形态、分布、根冠比、产量和水分利用效率的影响。结果显示,W1处理下,抽穗后20 d各土层T-43品种根长密度(RLD)、根表面积密度(SAD)、根体积密度(RVD)较W2、W3处理分别提高了22.8%和33.1%、21.8%和37.7%、27.7%和32.8%,新稻1号则分别增加80.2%和53.2%、63.3%和88.9%、95.0%和32.3%。W2处理下,抽穗期T-43 RLD和SAD的β值较W1处理分别提高了0.4%、1.7%,新稻1号则分别增加0.3%、1.1%,其中抗旱型品种T-43在0~40 cm根长密度(RLD)及比根长(SRL)较其他处理增加了1.2%~55.2%,1.6%~29%;在40~60 cm根表面积密度(SAD)、根干质量(RDW)和平均直径(AvgDiam)分别增加了7.2%~13.8%、1.9%~3.0%、8.8%~9.4%,从而维持了T-43在滴水量比W1处理少17.32 L/盆的W2处理下,产量及其构成因子与W1差异不显著,WUE提高4.5%,而新稻1号随滴水量的减少产量及WUE分别降低了28.3%~79.8%和15.2%~71.7%。相关性分析显示,水稻0~20 cm浅层根系各形态指标与产量、产量构成因子及WUE存在显著或极显著正相关,且大于20~60 cm深层根系。综上,水稻根系形态学指标与产量、WUE间存在密切的相关性;通过适当减少滴水量(15%左右)调控作物浅层根系分布情况,促进抽穗后20 d根系发育,在不显著影响产量的前提下提高了水分利用效率;在生产上还应根据水稻品种对水分响应特性的不同制定合理的灌溉制度,以达到更高经济效益。

关键词：节水灌溉滴灌水稻滴水量根系特征产量水分利用效率

黑河干流上游不同护坡工程对垂穗披碱草根系特征的影响

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西北农林科技大学学报(自然科学版) 2023年第11期51卷 136-143页

作者：席琳李晓磊黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003

【目的】研究不同护坡工程对常用护坡植物垂穗披碱草(Elymus nutans)根系特征的影响,为植被护坡工程的科学建设提供参考。【方法】以黑河黄藏寺水利枢纽工程区高次团粒喷播植草工程、格状框条护坡植草工程和直接撒播草籽工程3种植被护... 详细信息

【目的】研究不同护坡工程对常用护坡植物垂穗披碱草(Elymus nutans)根系特征的影响,为植被护坡工程的科学建设提供参考。【方法】以黑河黄藏寺水利枢纽工程区高次团粒喷播植草工程、格状框条护坡植草工程和直接撒播草籽工程3种植被护坡工程的垂穗披碱草为研究对象,通过野外植物根系取样和土壤取样,室内WinRHIZO根系扫描分析和土壤理化性质分析,探讨3种护坡方式下垂穗披碱草的根系特征及其与土壤理化性质之间的关系。【结果】高次团粒喷播植草工程、格状框条护坡植草工程和直接撒播草籽工程3种护坡工程下,垂穗披碱草的根系均以细根为主,其中格状框条护坡植草工程下垂穗披碱草总根长为616.0 cm,根表面积为36.8 cm~2,根体积为0.24 cm~3,均显著高于直接撒播草籽工程。格状框条护坡植草工程下垂穗披碱草立地土壤的有机质、速效磷和速效钾含量较其他两种护坡方式高,而高次团粒喷播植草工程下0~10 cm土层土壤含水率和土壤体积质量较其他两种护坡方式高。土壤理化性质对垂穗披碱草根系生长的影响较大,相关分析表明,0~10 cm土层土壤含水率与总根长、根表面积和根体积均呈显著正相关关系(P<0.05);10~20 cm土层土壤速效钾含量与根表面积呈显著正相关关系(P<0.05)。【结论】格状框条护坡植草工程下垂穗披碱草的总根长、根表面积、根体积最高,其立地土壤的有机质、速效磷和速效钾含量也高,说明在黑河黄藏寺水利枢纽工程区及类似工程区选择格状框条护坡植草工程种植垂穗披碱草效果好。

关键词：垂穗披碱草根系特征护坡工程黑河黄藏寺格状框条护坡高次团粒喷播

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砒砂岩区三种沙棘根系特征与固土能力

水土保持通报 2022年第5期42卷 41-48,56页

作者：卜繁靖郭月峰祁伟张燕王皓月祁慧娟内蒙古农业大学沙漠治理学院内蒙古呼和浩特010010 内蒙古水利水电勘测设计院内蒙古呼和浩特010020 鄂尔多斯市林业和草原调查勘验中心内蒙古鄂尔多斯017000

[目的]研究中国沙棘(Hippophae rhamnoides ssp.sinensis)、太阳沙棘(Hippophae rhamnoides ssp.taiyang)、乌兰沙林沙棘(Hippophae rhamnoides ssp.mongolica“Wulanshalin”)在砒砂岩区的根系分布特征及林下土壤抗蚀性特征,为改善当地生态环境提供新的树种选择。[方法]在野外挖土壤剖面获取根土复合体,在室内进行根扫描及崩解试验。[结果]①沙棘根系垂直分布规律大致相似。随土层深度的增加,根长、根体积逐步减少。根系主要分布在0-60 cm土层,占总根量比例分别为90.96%(中国沙棘),83.38%(太阳沙棘),74.93%(乌兰沙林沙棘);粗根主要分布在0-40 cm土层。水平方向粗根主要分布在距根基0-20 cm的范围内,细根主要分布在20-100 cm范围内,且距根基越远细根含量越少,根系整体呈浅层化分布。②沙棘林下土壤崩解速度变化趋势基本一致。以0-20 cm表层土平均崩解速度最低。随着深度增加逐步增大,水平方向距根基部越远土壤平均崩解速度越大。土壤崩解速度表现为:中国沙棘(3.18 g/s)>太阳沙棘(1.27 g/s)>乌兰沙林沙棘(1.21 g/s)。③土壤崩解速度与沙棘根系分布有显著相关关系。垂直方向上受到粗根和细根的共同影响,水平方向主要受到细根的影响,细根对固持水土的作用更大。[结论]太阳沙棘的根系含量高于乌兰沙林沙棘,且根系分布特征和林下土壤崩解速度变化规律联系更密切,更适用于砒砂岩区的水土流失防治工作。

关键词：砒砂岩区沙棘根系特征崩解速度

高寒半湿润地区不同苜蓿品种越冬期根系生理及构型特征

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草地学报 2022年第4期30卷 919-930页

作者：孙万斌马晖玲周青平陈有军张伟张俊超刘文辉甘肃农业大学草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心甘肃兰州730070 西南民族大学青藏高原研究院/四川若尔盖高寒湿地生态系统国家野外科学观测研究站/四川省发改委工程实验室四川成都610041 青海省青藏高原优良牧草种质资源利用重点实验室青海大学畜牧兽医科学院青海西宁810016

为明确在青藏高原海拔3500 m半湿润地区不同苜蓿(Medicago sativa L.)品种越冬期根系生理及构型特征与越冬率的关系,选取10个不同苜蓿品种,在越冬不同时期,测定根及根颈中超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性和丙二醛、脯氨酸... 详细信息

为明确在青藏高原海拔3500 m半湿润地区不同苜蓿(Medicago sativa L.)品种越冬期根系生理及构型特征与越冬率的关系,选取10个不同苜蓿品种,在越冬不同时期,测定根及根颈中超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性和丙二醛、脯氨酸、可溶性糖含量,并在越冬前挖取根系以获取根系形态特征。结果表明:返青前根颈中可溶性糖含量变化比根部剧烈;越冬率较高的苜蓿品种根系分支模式更接近于叉状分支;返青前根部脯氨酸含量、越冬初根颈可溶性糖含量、总根长、总根表面积、主根平均直径与越冬率呈极显著正相关关系(P根系发达、扩展性强的‘WL319HQ’、‘皇后’、‘太阳神’、‘驯鹿’等品种具有较好的越冬适应性。

关键词：苜蓿越冬率根系特征抗氧化酶渗透调节物质