根系新闻

植物根系研究综述

一、根系研究意义

根系对植物起着固定、支撑的作用,承担着吸收水分和养分的重要功能,还能合成某些重要的生命物质,在生态系统的生物地球化学循环中扮演着重要角色,一直是学者们的研究热点。

由于根系是大多数陆地生态系统“隐藏的一半”,不易观察,而植物根系的作用涉及研究领域更是广泛,除了农林业,对于生态、环境、地质等方面也有着不可估量的影响。因此,了解植物根系结构,研究植物根系分布特征,明确土壤水分、养分状况对植物根系水分、养分传导影响等方面内容,为根系在农林、环境及生态等领域的应用提供方向

二、根系研究热点

1. 农业耕地与根系研究

1.1 目前,国内耕地质量急剧下滑,土壤有机质、酸碱度、盐碱性等影响着耕地质量,土壤不健康,则直接影响着农作物的生殖生长。因此,耕地质量的提高对于作物健康生长有着非常重要的作用,而研究耕地质量与根系生长的关系直接影响着作物的品质与产量。

1.2 土地是农业生产的基础,土地结构的好坏直接影响作物的产量和质量。深耕深松技术能够加深耕层,疏松土壤,增加土壤的孔隙度,促进作物根系生长,形成土壤水库,增强雨水渗入速度和数量避免产生地面径流,通气性强,提高作物根系呼吸作用,使根系生长数量多。因此,研究深耕深松后的土壤结构对作物根系活性的影响具有重要意义。

1.3 耕地轮作休耕制度能够减少土壤结构被破坏,防止水土流失和土壤风蚀。耕地主要用于农作物的种植,所以耕地的质量最终决定农作物的产量与品质。根系是作物与土壤直接接触的部分,研究不同作物根系对土壤结构、水土流失、土壤风蚀等方面内容更有利于耕地的恢复。

2. 水资源利用与根系研究

2.1 近年来,随着人口的增长和生产的发展,采取地下水的量越来越大,而使周边地下水流场发生改变,周边的地下水向集中开区流动,形成区域性漏斗状凹面,即地下水漏斗区。在治理措施上,除了减少开采地下水量,利用植物来涵养水源、保持水土也是必不可少的途径。植物根系在固土保水方面起着不可替代的作用。因此,研究不同植物根系对土壤的保水固土能力是防止地下漏水区形成的重要内容。

2.2 我国水土资源分布不均和,旱涝频繁发生,干旱地区减产或绝产问题严重,合理利用水资源是人们一直研究探讨的问题。作物主要是通过根系从土壤中吸收水分,而不同作物的需水量不同,根系吸收能力有差异,研究作物根系吸水活性可有效的控制田间、温室的供水量。

如何加强根系吸水强度、提高根系水分传导能力,为发展可持续农业、解决水资源供需矛盾提供科学依据,是当前和未来实现节水农业的基础。研究植物根系分布特征,明确土壤水分。养分状况对植物根系水分、养分传导的影响,掌握植物根系吸收水分、养分特性,从而为不同类型的农田、草地林地等选择最佳的灌水时期和灌水方式、提高植物根系水分利用效率提供依据。

3. 土壤污染与根系研究

3.1土壤重金属污染与植物根系研究

土壤中微量金属元素在土壤中过量沉积而引起土壤重金属污染。土壤重金属污染会导致作物生长不良,果实重金属含量超标,如“镉米危机”。植物修复重金属污染土壤是经济绿色的有效修复办法,植物与土壤最直接的接触便是根系,而不同植物的根系对不同重金属元素的吸收作用不同,研究植物根系吸收金属元素的活性,选择根系吸收效率高且耐受性久的植物对重金属污染起到很好的治理作用。

3.2土壤有机物污染与植物根系研究

植物修复有机物污染的土壤主要是通过提取、降解、固定等方法来实现的。而植物对有机物的提取、降解、固定等都离不开植物根系的作用,不同植物根表对有机物的吸收能力不同,并且根际周围一些微生物、分泌物等对有机污染土壤同样有着很好的作用效果。因此,系统的研究根系与根系周边土壤环境间的关系对治理土壤有机污染具有显著的意义。

3.3土壤放射性污染与植物根系研究

近年来,植物修复技术成为一项切实有效、廉价处理放射性污染物的新方法,这方面研究也在积极进行着。如利用植物根系的固定作用,减少金属元素被淋滤到下水或通过空气进行扩散;利用植物根系的吸收作用,将放射性核素吸收到植株体内后收割植物,已达到降低放射性核素的含量。因此,研究植物根系与不同放射性核素间吸收和固定作用,为筛选出更适合修复放射性污染土壤的专性植物做基础。

4. 生态退化与根系研究

由于植被破坏、土壤侵蚀、荒漠化等人为、自然因素导致生态系统严重退化。而陆地生态系统的退化较为严重。因此,应加大研究植物根系对土壤生态环境的影响。如,植物根系对土壤物理性质的改善、对土层结构的稳定作用、对土壤抗冲性的作用等。

5. 植物种类与根系研究

5.1 农作物,如小麦根系与土壤水分的关系;物候观测;产量与根系的关系;合理施肥;根系与营养胁迫等。

5.2 草地,如草地的生产力研究;如何科学进行草地管理;可持续牧业;草坪的管理;牧草根系特征与地理气候因子的关系等。

5.3 森林,如树木的根系形态;根系发生、生长、衰老和死亡的动态监测;生态系统的物质循环与能量流动;根系呼吸及其影响因子等。

5.6 园林,如园林植物的栽培;珍稀树木的保护;植物的引种驯化;植物生长调节剂对树木根系的影响等。

6. 其它

6.1 菌根,如菌根对根系构型的影响;对根际土壤的生态效应;根系分泌物的作用;菌根对植物根系的影响等。

6.2 根系病害,如蔬菜根系病害的预防与防治;烟草根系与土壤病害的关系;烟草中烟碱的合成与根系的关系等。

6.3 环境保护,如荒漠植物的根系构型;生态适应策略;护坡灌木的根系力学特征;植物根系的护坡抗蚀效应等。

6.4 在植物生理、生态、环境、地学、病虫害防治等学科中,做根系的相关研究均会涉及根系监测的应用。