不同家系杉木根系三维构型的差异及其对养分胁迫的响应分析

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1、参考文献........................................................................................................................................57致谢..............................................................................................................................................62万方数

2、据福建农林大学2014届硕士学位论文不同家系杉木苗木根系三维构型的差异及其对养分胁迫的响应研究摘要根系构型是植物根系在土壤中的空间分布特征。不同根系构型植物对生长介质中养分和水分吸收效率及其对环境胁迫的适应性存在差异，根系形态构型会随着植物遗传因素和环境因子的不同而发生变化，从而调节根系对养分和水分的吸收，因此近年来有关植物根系构型的研究受到重视。但由于植物生长的土壤具有不透明性和密闭性等特点，难以获取完整根系进行定量描述和分析，极大地限制了人们对于根系构型的研究深度，因此如何定量观测和描述植物根构型成为当今植物学界急需解决的重大课题。杉木(Cunninghamialance

3、olata)是我国南方重要的速生用材树种之一，由于杉木分布较广，受地域差异和生态遗传隔绝影响，形成了适应不同环境条件的生态类型。不同生态类型的杉木在养分利用率和抗逆性上存在显著差异，目前的研究主要集中在杉木地上部分的养分利用率上，而对不同生态类型杉木根系三维构型的定量化研究较少。由于受根系观测技术的限制，目前对不同生态类型杉木的根系构型是否存在差异及其对养分胁迫的响应机制还不清楚，极大地限制了对不同杉木根系养分吸收机制的研究。鉴于此，本文根据根系生物学和胁迫植物学的原理和方法，以福建省漳平五一国有林场杉木种子园内的不同家系杉木为研究对象，利用自主设计的养分胁迫装置，进行室内模

4、拟试验，设计了用于拍摄水培杉木根系的数码摄像平台，通过多台数码摄像机从多视角拍摄杉木根系侧面，根据拍摄系统的特征对获得的二维图像进行三维影像跟踪、转化和表达，最终获得重构后的三维根系图像。在此基础上，进行不同家系杉木根系构型的定量描述和分析，并定量比较不同杉木根系构型与地上部生长的相关性，研究不同养分胁迫条件下不同杉木家系根系形态参数，分析杉木根系对养分胁迫的响应机制，为筛选具有理想根构型的杉木基因型提供理论依据。主要研究结果如下：1、不同家系杉木根系三维构型特征表现为：杉木根系为直根系，根系成二分枝鲱骨型，主要靠侧根吸收养分，侧根数量多，吸收能力强，生长快。在正常供养条件下

5、，不同家系的主根长、根系分枝状况、根幅和平均分枝角度等存在显著差异，其中1号、15号、23号、27号、32号和42号家系根系分枝上部根少，中下部根多，基本成倒伞型，主根较长，根系分枝以一级和二级侧根为主，平均分枝角度1号和42号大于70°，其它家系在50°-60°之间；10号家系根系发达，根系分枝成伞状，根幅最大；20号和28号家系，根系分枝成伞型，主1万方数据不同家系杉木根系三维构型的差异及其对养分胁迫的响应研究根较其它家系短，根幅较大，其根系分枝以一级侧根为主，二级侧根较少；而29号家系，平均主根最短，平均分枝角度较1号、15号和42号家系小，其根系分枝成倒伞状。在正常供

6、养条件下杉木根系分蘖较多，根幅相对较大，主根较长。2、不同家系杉木一级侧根与主轴的夹角在10°范围内基本呈现相同的规律：即一级侧根与主根的夹角，在每10°范围内基本呈正态分布。夹角在0-10°和大于90°根系所占百分比较小，在水平和垂直方向的一级侧根基本没有；在水培环境下，根系纵向生长较快，一级侧根与主轴的夹角，在不同的角度范围内所占的百分比不同，但总体上随着生长期的加长，偏向于向小角度集中。3、不同家系杉木根系在水平面XOY上的投影在360°范围内的分布情况为：生长初期杉木根系在水平方向上呈对称分布，随着生长期的变化，一部分二级侧根出现，根系生长呈不对称分布，且表现为根系在

7、某一角度范围内所占比重大；在生长后期，根系二级分枝增多，开始出现三级侧根，根系分布范围又落在较对称的区域。但由于杉木根系生长周期长，根系处于不断分蘖的状态，因此对于杉木根系在水平面上的投影对称与否还有待进一步观测。4、对正常供养条件下的不同家系杉木根幅、总根长、根平均直径、根表面积和根体积等指标进行方差分析结果表明：不同家系杉木的各生长指标除根体积增量外，其它生长指标均存在显著差异（p<0.05）。其中10号家系根幅最大，与27号家系存在极显著差异；42号与15号家系根长增量存在极显著差异（p<0.01