作物根系对土壤异质性养分和机械阻力的响应及其调控机制研究
发布时间：2021-06-11 01:34
根系是植物重要的吸收、合成、固定和支持器官,同时又直接响应土壤环境中养分、水分以及机械阻力的变化。根系的多少以及分布状况与作物对水分和养分的吸收密切相关,土壤物理性状、灌水、施肥等均可对根系的生长、分布和功能直接产生影响,进而影响植株的生长发育,并最终影响作物的产量。本研究以复杂的根系-土壤界面的相互作用为研究对象,系统研究作物根系对土壤异质性养分和机械阻力的响应,以及土壤异质性养分和机械阻力对作物根系生长和养分与水分吸收的影响,探讨根系-土壤的互作效应与机制。首先通过根箱模拟试验,在实时监控土壤水分的前提下,通过调控养分的供应方式,研究根系-养分-水分的相互作用；通过砂培,模拟不同的土壤强度（土壤紧实度或土壤机械阻力）对根系生长角度的影响,研究在一定的土壤机械阻力下根系和地上部的适应性生长。在养分调控的基础上,引入根际促生菌,以植物激素（乙烯）为切入点,揭示养分定向调控促进根系、地上部生长以及养分吸收的机制。本研究对于深入理解通过挖掘作物自身生物学潜力及根系的形态和生理可塑性,提高作物养分和水分的吸收利用效率具有重要的理论和实践意义,也为指导作物生产提供了重要的科学依据。主要进展与结...
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
局部供应碟、销态氮、按态氣和钾对植物根系形态的影响(Drew1975；)
的生长完全被抑制。土壤紧实胁迫通过影响根系对土壤单位养分的获取影响根系的生长和构型（图1-5),在紧实度较高的土壤中，根系通常会变短变粗（根系平均直径增加)，根长和根系下扎深度减少，根尖发生弯曲（Materechera et al. 1992; Bengough et al. 2006; Bengough et al. 2011; Jin et al. 2013)，小侧根和根毛数增加以及改变方向等（Materechera et al. 1992), 土壤严重压实（19-Mg load)还会显著影响根系的穿透性（Abu-Hamdeh 2003)。当土壤容重较大时，根系的生长范围也会受到限制(/'<0.05),根系表面积（PO.OOl)、根系总体积（尸<0.00丨）和总根长也显著降低CP<0.05),但是根系直径显著提高 CP<0.05) (Tracy et al. 2012)。Bengough 等人(Bengough et al. 1997)的研宄发现，机械阻力的存在使得豌豆根在距根尖2 mm处直径迅速増大，然后直径保持不变，直到距根尖10 mm处左右再继续增粗。根系直径变粗的生理意义可能是可以提高根系对轴向阻力的克服能力。De Freitas等人（de Freitas e/a/. 1997)发现，生长在紧实土壤中的玉米根系，其侧根的发生形式也会发生变化
Passioura (1991)利用简化的物理体系分析方法研究了在3种土壤结构类型中（单位为cm),根系吸收土壤中37%的有效水分含量所需的时间，并作图（见图3-3)。结果表明，最利于根系吸水的土壤结构是片状（>棱柱状>立方状)，这3种土壤结构形态都很容易在耕作土壤中观察到。在排干土壤的生物孔隙中，根系的吸水性最差。Passioura (1991)的研宄非常有意义，因为他让人们意识到土壤结构尺度要比毛细管尺度（公式3-1和3-2中所描述)对水分的影响更大。19
【参考文献】：
期刊论文
[1]Contribution of Root Proliferation in Nutrient-Rich Soil Patches to Nutrient Uptake and Growth of Maize[J]. LI Hong-Bo, ZHANG Fu-Suo and SHEN Jian-Bo 2 Department of Plant Nutrition, China Agricultural University, Key Laboratory of Plant-Soil Interactions, Ministry of Education, Beijing 100193 (China). Pedosphere. 2012(06)
[2]Ideotype root architecture for efficient nitrogen acquisition by maize in intensive cropping systems[J]. MI GuoHua,CHEN FanJun,WU QiuPing,LAI NingWei,YUAN LiXing & ZHANG FuSuo* Key Laboratory of Plant Nutrition,MOA;Key Laboratory of Plant-Soil Interaction,MOE;College of Resources and Environmental Science,China Agricultural University,Beijing 100193,China. Science China（Life Sciences）. 2010(12)
[3]Effect of N Fertilization on Grain Yield of Winter Wheat and Apparent N Losses[J]. CUI Zhen-Ling,CHEN Xin-Ping,LI Jun-Liang, XU Jiu-Fei, SHI Li-Wei and ZHANG Fu-Suo College of Resources and Environmental Science, China Agricultural University, Beijing 100094 (China). Department of Agronomy, Laiyang Agricultural College, Laiyang 265200 (China). Pedosphere. 2006(06)
[4]不同施氮时期对玉米根系分布及其活性的影响[J]. 王启现,王璞,杨相勇,翟志席,王秀玲,申丽霞. 中国农业科学. 2003(12)
[5]不同施氮量对土壤NO3--N累积的影响[J]. 袁新民,杨学云,同延安,李晓林,张福锁. 干旱地区农业研究. 2001(01)
[6]半干旱地区农田生态系统中硝态氮的淋失[J]. 李世清,李生秀. 应用生态学报. 2000(02)
本文编号：3223531
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
局部供应碟、销态氮、按态氣和钾对植物根系形态的影响(Drew1975；)
的生长完全被抑制。土壤紧实胁迫通过影响根系对土壤单位养分的获取影响根系的生长和构型（图1-5),在紧实度较高的土壤中，根系通常会变短变粗（根系平均直径增加)，根长和根系下扎深度减少，根尖发生弯曲（Materechera et al. 1992; Bengough et al. 2006; Bengough et al. 2011; Jin et al. 2013)，小侧根和根毛数增加以及改变方向等（Materechera et al. 1992), 土壤严重压实（19-Mg load)还会显著影响根系的穿透性（Abu-Hamdeh 2003)。当土壤容重较大时，根系的生长范围也会受到限制(/'<0.05),根系表面积（PO.OOl)、根系总体积（尸<0.00丨）和总根长也显著降低CP<0.05),但是根系直径显著提高 CP<0.05) (Tracy et al. 2012)。Bengough 等人(Bengough et al. 1997)的研宄发现，机械阻力的存在使得豌豆根在距根尖2 mm处直径迅速増大，然后直径保持不变，直到距根尖10 mm处左右再继续增粗。根系直径变粗的生理意义可能是可以提高根系对轴向阻力的克服能力。De Freitas等人（de Freitas e/a/. 1997)发现，生长在紧实土壤中的玉米根系，其侧根的发生形式也会发生变化
Passioura (1991)利用简化的物理体系分析方法研究了在3种土壤结构类型中（单位为cm),根系吸收土壤中37%的有效水分含量所需的时间，并作图（见图3-3)。结果表明，最利于根系吸水的土壤结构是片状（>棱柱状>立方状)，这3种土壤结构形态都很容易在耕作土壤中观察到。在排干土壤的生物孔隙中，根系的吸水性最差。Passioura (1991)的研宄非常有意义，因为他让人们意识到土壤结构尺度要比毛细管尺度（公式3-1和3-2中所描述)对水分的影响更大。19
【参考文献】：
期刊论文
[1]Contribution of Root Proliferation in Nutrient-Rich Soil Patches to Nutrient Uptake and Growth of Maize[J]. LI Hong-Bo, ZHANG Fu-Suo and SHEN Jian-Bo 2 Department of Plant Nutrition, China Agricultural University, Key Laboratory of Plant-Soil Interactions, Ministry of Education, Beijing 100193 (China). Pedosphere. 2012(06)
[2]Ideotype root architecture for efficient nitrogen acquisition by maize in intensive cropping systems[J]. MI GuoHua,CHEN FanJun,WU QiuPing,LAI NingWei,YUAN LiXing & ZHANG FuSuo* Key Laboratory of Plant Nutrition,MOA;Key Laboratory of Plant-Soil Interaction,MOE;College of Resources and Environmental Science,China Agricultural University,Beijing 100193,China. Science China（Life Sciences）. 2010(12)
[3]Effect of N Fertilization on Grain Yield of Winter Wheat and Apparent N Losses[J]. CUI Zhen-Ling,CHEN Xin-Ping,LI Jun-Liang, XU Jiu-Fei, SHI Li-Wei and ZHANG Fu-Suo College of Resources and Environmental Science, China Agricultural University, Beijing 100094 (China). Department of Agronomy, Laiyang Agricultural College, Laiyang 265200 (China). Pedosphere. 2006(06)
[4]不同施氮时期对玉米根系分布及其活性的影响[J]. 王启现,王璞,杨相勇,翟志席,王秀玲,申丽霞. 中国农业科学. 2003(12)
[5]不同施氮量对土壤NO3--N累积的影响[J]. 袁新民,杨学云,同延安,李晓林,张福锁. 干旱地区农业研究. 2001(01)
[6]半干旱地区农田生态系统中硝态氮的淋失[J]. 李世清,李生秀. 应用生态学报. 2000(02)
本文编号：3223531
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