水位脉动、干湿交替是影响消落区植物群落分布和土壤稳定性的关键环境驱动力,消落区植物群落是影响土壤团聚体稳定的重要因素,研究消落区植物群落结构和功能性状对土壤团聚体稳定性的影响有助于预测消落区植物演替过程和揭示其对岸带稳定的影响机制.本文总结了国内外相关研究,综述了植物群落对干湿交替环境的响应,同时基于植物功能性状对干湿交替的响应重点阐述了其对土壤团聚体粒径稳定性的影响.未来研究应该重点关注根系构型性状和根际微生物性状对土壤团聚体的影响,并加强消落区不同胁迫强度和演替阶段植物群落组成、地上-地下性状对土壤团聚体稳定性的研究,进而探究水位脉动条件下植物群落对土壤团聚体稳定的影响机制,为消落区生态调节、生态恢复提供理论支撑.

根系分叉数和连接长度影响着植物根系的空间分布和资源获取,二者的权衡关系有助于深层次的理解植物根系构型的生态适应性.在祁连山北坡高寒退化草地,设置未退化(T1)、轻度退化(T2)、中度退化(T3)和重度退化(T4)4个退化梯度样地,采用全根挖掘和Win-RHIZO根系分析仪相结合的方法,研究了星毛委陵菜(Potentilla acaulis)根系分叉数和连接长度之间的关系.结果表明:随着天然草地退化程度的加剧,草地群落的密度、高度、盖度、地上生物量和土壤含水量逐渐减小,土壤紧实度不断增大,星毛委陵菜种群的密度、高度、盖度、地上和地下生物量、根冠比和根系连接长度逐渐增大,分叉数呈相反的变化趋势;不同退化草地星毛委陵菜根系分叉数与连接长度之间的相关性存在差异(P＜ 0.05),在未退化(T1)和重度退化(T4)草地星毛委陵菜根系分叉数和连接长度之间存在极显著的负相关关系(P＜0.01),在轻度退化(T2)和中度退化(T3)草地二者之间存在显著的负相关关系(P＜0.05).随着天然草地的退化,星毛委陵菜选择减小根系分叉数和增大根系连接长度的构型构建模式,反映了植物不同功能性状间生物量分配的权衡机制.

根系是植物吸收土壤中水分和矿质营养的重要器官,影响植物的整体生长发育.侧根是植物根系构型的重要因素.植物光合作用产物——糖在侧根原基(LRP)的起始、形成以及伸长阶段发挥了关键作用.本研究发现拟南芥(Arabidopsis thaliana)生态型Bayreuth (Bay-0)和Shahdara (Sha)在侧根发育对葡萄糖的响应中存在显著差异,利用Bay-0×Sha重组自交系(RIL)群体及分子标记遗传连锁图谱,在3号染色体短臂和5号染色体长臂定位到两个葡萄糖诱导侧根发育的数量性状位点(QTL),并在异源近亲代(HIF)中得到验证,为后续精细定位响应糖信号调控拟南芥侧根发育的主效基因奠定了基础.

小麦(Triticum aestivum L.)是中国三大粮食作物之一,在持续保障国家粮食供给中起着举足轻重的作用.根系是小麦生长发育不可或缺的器官,直接影响小麦地上部产量、品质、抗逆性等诸多性状的表现.小麦根系不仅是小麦对矿物质养分和水分吸收传导的重要器官,还是小麦地上与地下各部分物质及信息交换的关键系统,也是小麦适应各种逆境首要反应部位.近年随着对小麦地上部分的深入研究,也更加重视小麦地下根系形态结构、土壤中生长动态、构型优化、抗逆性研究.本研究简要介绍了小麦根系形态及抗性研究进展,为小麦根系创新性研究提供参考.

以平欧杂种榛3个品种(新榛1号、新榛2号、新榛3号)幼苗为材料,研究不同盐胁迫程度(对照、轻度、中度、重度)对幼苗生长性状、光合荧光特性以及根系构型的影响.结果表明:3个品种幼苗的新稍长度、基径、叶面积,以及根、茎、叶、总生物量随着盐胁迫的增强而降低,根冠比则增加.中度、重度盐胁迫下3个品种幼苗的净光合速率较对照分别显著降低20.5％和43.2％.轻度、中度、重度盐胁迫下的蒸腾速率和气孔导度较对照分别降低2.0％、16.3％、32.0％和10.2％、35.7％、60.1％.随着盐胁迫的增强,胞间CO2浓度缓慢上升,水分利用效率呈先上升后下降的趋势,并在轻度盐胁迫下达到最大值.3个品种幼苗的初始荧光随着盐胁迫的增强而升高.最大荧光、最大光化学效率、潜在光化学活性、实际光化学效率、电子传递速率、光化学淬灭系数随着盐胁迫的增强而下降,非光化学淬灭系数则随着盐胁迫的增强先升高后降低.根系构型分析表明,盐胁迫导致3个品种幼苗的根系生物量、长度、表面积和体积下降.同一盐胁迫下,新榛2号各径级根系构型参数的下降幅度低于其他2个品种.平欧杂种榛幼苗生长性状、光合荧光特性以及根系构型参数受品种和盐胁迫程度的双重影响.盐胁迫下新榛2号表现出较强的生长与光合生理适应性,其耐盐性优于其他2个品种.

干旱胁迫时,小麦(Triticum aestivum)根系率先产生应激响应,同时向地上部发出信号,诱导地上部发生生理反应,从而提高植株抗旱能力.根系构型包括平面几何性状和立体几何结构(即拓扑构型),具有遗传稳定性和可塑性.干旱胁迫影响根系理化特性,如根源化学信号、根系细胞酶类和根系渗透作用的响应.根系通过调整其解剖学结构和水分吸收动力等来适应干旱胁迫.该文从根系构型、理化特性和解剖学结构3个方面,系统阐述了小麦根系特征对干旱胁迫的响应,并探讨了其与干旱胁迫的关系和当前研究中存在的问题,以期为相关研究提供参考.

以中亚热带常绿阔叶林外生菌根树种罗浮栲和丛枝菌根树种木荷为研究对象,采用根袋法进行野外原位氮添加试验,研究了细根形态性状(比根长、比表面积、组织密度、平均根直径)和构型性状(分枝数、分枝比、根长增长速率、根尖密度、分枝密度),分析不同菌根树种细根形态和构型性状对氮沉降的响应.结果表明:随序级增加,外生和丛枝菌根树种细根比根长、比表面积和分枝数对氮添加的塑性响应逐渐降低,组织密度则相反;这反映了不同分枝等级细根的养分获取与资源维持在序级间存在权衡关系.不同菌根树种对土壤氮有效性的变化采取不同的适应对策:氮添加后,罗浮栲细根采取机会主义策略,依靠细根本身来提高养分吸收效率、增强空间扩展和就地养分吸收能力,以快速的养分吸收策略为主;而木荷通过养分吸收效率和根系构建成本之间的权衡,并未改变细根形态性状,更多地依赖于菌根菌和细根构型之间的互补性进行养分获取.外生和丛枝菌根树种维持和构建细根碳(C)成本的差异,导致细根采取最适合自身的养分捕获方式,以达到生存的最优策略.

为了明确硼肥对甜荞植株构型及产量的影响,本研究以甜荞品种'综甜2号'为试验材料,在花蕾期对其叶片喷施不同浓度的硼肥,于成熟期测定甜荞根际土壤养分的含量、根系形态、农艺性状及产量.结果表明:硼肥的施用能显著增加'综甜2号'根际土壤铵态氮、速效钾含量,以及pH、根系表面积和根系体积,而且显著降低根际土壤有机质的含量.当硼肥用量为24 mg/L时,甜荞的产量最高达到734.30 kg/hm2,比对照增产12.47％.相关性分析表明:'综甜2号'的株高与产量呈显著正相关关系.通过本次试验,探讨硼肥对甜荞植株构型和产量等的影响,研究结果对于指导甜荞的高产栽培等具有重要意义.

受全球气候变暖和季风气候影响,西南岩溶区年降水量及其在季节间的分配发生明显变化,无雨期频率和持续时间增加,且基岩风化严重,基质储水能力差,致使岩溶木本植物面临的季节性和地质性干旱加剧.该文通过参考相关文献分析结构性状和生理调节探讨岩溶木本植物如何适应地质性和季节性干旱.结果表明岩溶木本植物应对干旱的策略与其他干旱、半干旱区的植物大体一致,主要有抗旱和避旱两种策略:抗旱性植物一般具有比叶面积小、叶肉多汁、储水组织发达、细胞液浓度高等适应干旱的特征,可通过增加木材密度、增强木质部导管的抗栓塞性和提高水分利用效率以适应干旱;避旱植物则可通过小而密的气孔和叶脉、发达的表皮毛、栅栏组织和维管束鞘等结构特征减少水分丧失,并可通过落叶、深根吸收深层水源和脱落酸(ABA)介导提早关闭气孔以适应干旱.虽然关于岩溶植物形态结构和生理调节对干旱适应机制的研究取得了一定进展,但仍然存在一些亟待解决的问题,例如:深入研究岩溶地区基岩水分状况及其对植物的贡献;加强岩溶木本植物根系结构和生物量分配、树木构型及根际微生物与木本植物干旱适应的协同关系研究;同时探索如何将岩溶植物生态适应研究成果应用于生产实践中,科学指导石漠化治理与生态修复.

甘肃陇东黄土高原为中国苹果主产区之一,生产中多采取覆膜方式节水保墒,但长期覆膜易导致土壤物理性状退化及苹果根系生长障碍.为探明长期覆膜对苹果园表层土壤(0-20 cm)、亚表层土壤(20-40 cm)物理特性、土壤结构稳定性及苹果细根数量、形态、构型、解剖性状的影响,以18年生苹果树为试验材料,于苹果树发根高峰(果实采后至落叶期),以清耕(CK)为对照,采用土壤剖面法系统调查覆膜2年(2Y)、覆膜4年(4Y)、覆膜6年(6Y)的表层土壤、亚表层土壤物理性状变化趋势,苹果根系根长、表面积、比根长、导管直径、导管密度等指标的空间分布特征.并借助主成分分析,抽取覆膜条件下根系与土壤变化主要因子,分析应对根际土壤物理退化的苹果树细根生长适应策略调整.结果 表明:短期覆膜(2Y)可有效改善亚表层土壤含水量、总孔隙度,分别比CK提高了18.04％、4.53％,土壤密度降低了2.36％,促进细根在亚表层土壤中的生长,比表面积为CK的151％;覆膜促使黏粒向亚表层土壤移动,产生明显的淀积黏化作用.土壤物理性黏粒在亚表层土壤中高于表层土壤,2Y、4Y和6Y处理亚表层土壤物理性黏粒为表层土壤的115.64％、115.58％和114.21％,呈现土壤紧实化.土壤质地、团聚体特征、有机质含量为主导亚表层土壤退化进程的主要载荷因子,使根系数量、构型特征受到抑制,导致长期(4Y、6Y)覆膜苹果的细根集中分布于表层土壤中.亚表层土壤中细根变粗、抑制延伸生长、增大导管直径,以弥补细根数量、形态性状弱化带来的吸收功能减弱,促使根系采取"密集型"根系构建策略.综上所述,长期覆膜果园亚表层土壤出现物理"隐形"退化,影响果树根系健康生长和土壤可持续利用.2年为适宜陇东旱塬的连续覆膜年限,生产中应适时揭膜,促进根系生长和土壤结构优化.