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盐生植物根系形态分布及对盐碱环境的适应策略

更新时间:2022-11-04      点击次数:1122

种植盐生作物是农业盐碱地改良和持续利用的重要措施。盐生植物通过吸收盐分并排出体外等多种方式以抵御盐碱胁迫造成的损害,根系作为盐生植物与盐碱地的直接接触器官,首先遭受盐碱胁迫危害,是决定植物适应盐碱环境的关键因素之一。

盐生植物通过根系吸收离子,影响土壤孔隙分布和根层结构等土壤因素,适应盐碱土壤环境。研究发现植物通过根系交错、穿插、网络固结以及根土黏结等作用,在生长过程中或死亡后会在土壤中形成根孔,改善土壤孔隙分布、结构和土壤理化特性。除此之外,根系分泌物有利于根际微生物产生,在土壤生化循环和养分转化中起重要作用,同时也对所处生境产生影响。盐生植物具有适应盐碱环境的能力,可以降低盐碱地表层土壤盐离子的聚集,具有持续改良能力和自我维持等优点。

因此,探索盐生植物根系分布与土壤盐碱程度关系对实现盐碱地有效利用具有重要的意义。

文献主要监测方案:

石河子大学的科研人员以食叶草为材料,采用剖面法对新疆石河子垦区盐碱地食叶草进行根系剖面采集,分析不同时期食叶草根系形态特征及空间分布规律,探究食叶草根系形态分布及对盐碱环境的适应策略。文章发表在2022年草业学报第7期。

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                     试验使用剖面采样法采集根系样品,以10cm土壤深度为一层,取样深度视根系生长范围 而定,至无根为止。使用根系分析软件得到各根系形态指标数据。选取主根附近根际土及植株边缘非根际土测量土壤电导率。

主要研究结果:

1、 根系显著降低了根系周围土壤电导率,与根长、根生物量增加显著正相关。

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2、 随着土壤深度增加,根长、根生物量、根体积等指标呈现下降趋势,7-10 月,0~20 cm 土层根系生长最快,根体积增加了 71. 26%。水平距离上,25~35 cm 内根系较 5~25 cm 生长缓慢,密集程度低,从而规避高盐区域并提高营养吸收能力。


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3、 细根(d2 mm)是食叶草根长增加的主要体现,占总根长 90% 以上。食叶草根系在盐碱地中形成了抵抗胁迫并增强自身抗逆性的形态适应策略,主要表现为根系快速向深层拓展,距植株水平距离 0~15 cm 内侧根密集且快速增加。

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7 不同深度食叶草根系生物量及其累积比例变化特征

文中利用取根扫描的方法分析了根系的生长动态,但该种方法费时费力,且对植物根系造成了破坏,无法重复、连续观测。微根窗原位监测方法也可以实现根系生长的空间动态分布研究,由澳作公司自主研发的AZR-300复合根系生长动态监测系统就是一款的利用微根窗技术的根系原位观测系统。

该系统集扫描和摄像技术于一体,扫描模式下,一次扫描可以观察20cm深土层内根系生物量,1200dpi的分辨率可以满足观察大部分根系的需求。其摄像模式分辨率高达4800dpi,可对小至10um的根毛、菌丝做到清晰观察。这样就可以把直径小于2mm的细根也纳入测量范围内。

两种模式相结合大大提高了对根系生物量监测的准确性。该系统可以测量根长度、根直径、根面积、根总长、根总面积、根平均直径、根数量,统计根系生物量、细根寿命、细根周转率等。

同时,64 倍图像放大功能,用于观察植物根菌、真菌和土壤动物活动等。还配有紫外光源,用于区分活根和死根。

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