作物根系對土壤異質(zhì)性養(yǎng)分和機械阻力的響應及其調(diào)控機制研究
發(fā)布時間：2021-06-11 01:34
根系是植物重要的吸收、合成、固定和支持器官,同時又直接響應土壤環(huán)境中養(yǎng)分、水分以及機械阻力的變化。根系的多少以及分布狀況與作物對水分和養(yǎng)分的吸收密切相關,土壤物理性狀、灌水、施肥等均可對根系的生長、分布和功能直接產(chǎn)生影響,進而影響植株的生長發(fā)育,并最終影響作物的產(chǎn)量。本研究以復雜的根系-土壤界面的相互作用為研究對象,系統(tǒng)研究作物根系對土壤異質(zhì)性養(yǎng)分和機械阻力的響應,以及土壤異質(zhì)性養(yǎng)分和機械阻力對作物根系生長和養(yǎng)分與水分吸收的影響,探討根系-土壤的互作效應與機制。首先通過根箱模擬試驗,在實時監(jiān)控土壤水分的前提下,通過調(diào)控養(yǎng)分的供應方式,研究根系-養(yǎng)分-水分的相互作用；通過砂培,模擬不同的土壤強度（土壤緊實度或土壤機械阻力）對根系生長角度的影響,研究在一定的土壤機械阻力下根系和地上部的適應性生長。在養(yǎng)分調(diào)控的基礎上,引入根際促生菌,以植物激素（乙烯）為切入點,揭示養(yǎng)分定向調(diào)控促進根系、地上部生長以及養(yǎng)分吸收的機制。本研究對于深入理解通過挖掘作物自身生物學潛力及根系的形態(tài)和生理可塑性,提高作物養(yǎng)分和水分的吸收利用效率具有重要的理論和實踐意義,也為指導作物生產(chǎn)提供了重要的科學依據(jù)。主要進展與結...
【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)大學北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：113 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
局部供應碟、銷態(tài)氮、按態(tài)氣和鉀對植物根系形態(tài)的影響(Drew1975；)
的生長完全被抑制。土壤緊實脅迫通過影響根系對土壤單位養(yǎng)分的獲取影響根系的生長和構型（圖1-5),在緊實度較高的土壤中，根系通常會變短變粗（根系平均直徑增加)，根長和根系下扎深度減少，根尖發(fā)生彎曲（Materechera et al. 1992; Bengough et al. 2006; Bengough et al. 2011; Jin et al. 2013)，小側根和根毛數(shù)增加以及改變方向等（Materechera et al. 1992), 土壤嚴重壓實（19-Mg load)還會顯著影響根系的穿透性（Abu-Hamdeh 2003)。當土壤容重較大時，根系的生長范圍也會受到限制(/'<0.05),根系表面積（PO.OOl)、根系總體積（尸<0.00丨）和總根長也顯著降低CP<0.05),但是根系直徑顯著提高 CP<0.05) (Tracy et al. 2012)。Bengough 等人(Bengough et al. 1997)的研宄發(fā)現(xiàn)，機械阻力的存在使得豌豆根在距根尖2 mm處直徑迅速増大，然后直徑保持不變，直到距根尖10 mm處左右再繼續(xù)增粗。根系直徑變粗的生理意義可能是可以提高根系對軸向阻力的克服能力。De Freitas等人（de Freitas e/a/. 1997)發(fā)現(xiàn)，生長在緊實土壤中的玉米根系，其側根的發(fā)生形式也會發(fā)生變化
Passioura (1991)利用簡化的物理體系分析方法研究了在3種土壤結構類型中（單位為cm),根系吸收土壤中37%的有效水分含量所需的時間，并作圖（見圖3-3)。結果表明，最利于根系吸水的土壤結構是片狀（>棱柱狀>立方狀)，這3種土壤結構形態(tài)都很容易在耕作土壤中觀察到。在排干土壤的生物孔隙中，根系的吸水性最差。Passioura (1991)的研宄非常有意義，因為他讓人們意識到土壤結構尺度要比毛細管尺度（公式3-1和3-2中所描述)對水分的影響更大。19
【參考文獻】：
期刊論文
[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]不同施氮時期對玉米根系分布及其活性的影響[J]. 王啟現(xiàn),王璞,楊相勇,翟志席,王秀玲,申麗霞. 中國農(nóng)業(yè)科學. 2003(12)
[5]不同施氮量對土壤NO3--N累積的影響[J]. 袁新民,楊學云,同延安,李曉林,張福鎖. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2001(01)
[6]半干旱地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中硝態(tài)氮的淋失[J]. 李世清,李生秀. 應用生態(tài)學報. 2000(02)
本文編號：3223531
【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)大學北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：113 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
局部供應碟、銷態(tài)氮、按態(tài)氣和鉀對植物根系形態(tài)的影響(Drew1975；)
的生長完全被抑制。土壤緊實脅迫通過影響根系對土壤單位養(yǎng)分的獲取影響根系的生長和構型（圖1-5),在緊實度較高的土壤中，根系通常會變短變粗（根系平均直徑增加)，根長和根系下扎深度減少，根尖發(fā)生彎曲（Materechera et al. 1992; Bengough et al. 2006; Bengough et al. 2011; Jin et al. 2013)，小側根和根毛數(shù)增加以及改變方向等（Materechera et al. 1992), 土壤嚴重壓實（19-Mg load)還會顯著影響根系的穿透性（Abu-Hamdeh 2003)。當土壤容重較大時，根系的生長范圍也會受到限制(/'<0.05),根系表面積（PO.OOl)、根系總體積（尸<0.00丨）和總根長也顯著降低CP<0.05),但是根系直徑顯著提高 CP<0.05) (Tracy et al. 2012)。Bengough 等人(Bengough et al. 1997)的研宄發(fā)現(xiàn)，機械阻力的存在使得豌豆根在距根尖2 mm處直徑迅速増大，然后直徑保持不變，直到距根尖10 mm處左右再繼續(xù)增粗。根系直徑變粗的生理意義可能是可以提高根系對軸向阻力的克服能力。De Freitas等人（de Freitas e/a/. 1997)發(fā)現(xiàn)，生長在緊實土壤中的玉米根系，其側根的發(fā)生形式也會發(fā)生變化
Passioura (1991)利用簡化的物理體系分析方法研究了在3種土壤結構類型中（單位為cm),根系吸收土壤中37%的有效水分含量所需的時間，并作圖（見圖3-3)。結果表明，最利于根系吸水的土壤結構是片狀（>棱柱狀>立方狀)，這3種土壤結構形態(tài)都很容易在耕作土壤中觀察到。在排干土壤的生物孔隙中，根系的吸水性最差。Passioura (1991)的研宄非常有意義，因為他讓人們意識到土壤結構尺度要比毛細管尺度（公式3-1和3-2中所描述)對水分的影響更大。19
【參考文獻】：
期刊論文
[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]不同施氮時期對玉米根系分布及其活性的影響[J]. 王啟現(xiàn),王璞,楊相勇,翟志席,王秀玲,申麗霞. 中國農(nóng)業(yè)科學. 2003(12)
[5]不同施氮量對土壤NO3--N累積的影響[J]. 袁新民,楊學云,同延安,李曉林,張福鎖. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2001(01)
[6]半干旱地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中硝態(tài)氮的淋失[J]. 李世清,李生秀. 應用生態(tài)學報. 2000(02)
本文編號：3223531
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