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毛竹根系生物学研究

作　者: 陈红
导　师: 郭起荣
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 森林培育
关键词: 毛竹根系生物学根系构型形态结构原位生长监测
分类号: S795.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

根系生物学（Root biology）是大约十几年前国外从植物生物学中兴起的一门前沿科学。毛竹（Phyllostachys edulis）是我国面积最大、经济价值最高、开发利用最好的竹种，在林业经济和产业结构上占有重要地位，长期以来，毛竹的研究多集中在地上部分，而对地下系统，尤其是根系的研究一直十分缺乏。本文以毛竹实生苗的种子根、成林毛竹的鞭根为研究对象，从根系构型、形态特征、解剖结构、根系生物量动态、根系生长原位监测等几个方面对其开展了根系生物学研究，主要结论如下：（1）运用毛竹种子，采用营养袋纸培法研究了毛竹根系的生长过程。统计了20株竹苗的二维生长过程，发现实生苗根系经历了2个生长高峰，分别为第6天14.72mm/d和第14天13.33mm/d。根系与茎叶部分存在交替生长的现象。（2）采用根箱土培法研究了毛竹实生苗根系构型特征。根长、根系数量、根表面积与根体积的分布具有明显的层次性，集中分布在0-20cm土层，分别占总量的64.2%、69.98%、66.74%和71.66%，随土层加深，各指标均下降。根系平均直径最大值、最小值分别出现在0-10cm、20-30cm土层。毛竹根宽深比为0.682，根宽小于根深，根宽深比随土壤深度增加而递减。根系干重集中分布在以竹苗为中心，水平范围0-5cm、垂直深度0-20cm的“钟形”土球内，随着水平距离、垂直深度增加逐渐减少。（3）毛竹鞭根的根系可以分为4级，分别对各级根序根系直径、根长、比根长、根组织密度等形态特征进行了系统研究。毛竹根系直径、根长、根组织密度为1级根序最小，4级根序最大。每增加1个根序，直径约增粗2～3倍，根长约大4倍；比根长随根序的增加而降低，1级根序比根长最大，平均为36.28g·m-1，约是4级根序150倍。（4）运用扫描电镜法、常规石蜡切片法研究了毛竹鞭根各级根序的解剖结构。毛竹根系解剖结构由外向内依次由表皮、皮层和中柱3部分组成。表皮由2～3层细胞构成，着生根毛。皮层由外皮层、皮层薄壁细胞和内皮层组成。外皮层细胞腔径较小，排列紧密。皮层薄壁细胞数量最多，其中靠近内、外皮层细胞较小，中间部分细胞直径较大，毛竹3级、4级根序皮层薄壁细胞具有气腔结构。内皮层细胞呈方形或近圆形，环绕中柱。毛竹1级至4级根序在根系中心均观测到髓心结构，3级根系、4级根序部分髓心中空。皮层厚度、中柱直径1级根序最小，分别为0.237mm和0.212mm，4级根序最大，分别为0.736mm和1.446mm；维根比随根序增加逐渐升高，表征各级根序输导特性。（5）试验对毛竹鞭根生物量分布以及季节动态进行了研究。试验测得根系生物量年平均为12.891t·hm-2。根系生物量在土壤中随深度增加逐渐减少，0-20cm土层中的生物量占总生物量的62.3%，分别是20-40cm、40-60cm根系生物量的2.35倍、5.56倍。根系生物量具有明显的季节动态，变化范围为7.686t·hm-2～17.386t·hm-2，表现为单峰型，7月份最高，2月份最低。毛竹林根系生物量与气温因子显著相关，与降雨量因子相关性不显著。（6）运用微根管法原位监测了毛竹鞭根的生长动态。根量密度、根长密度变化趋势近似，3月～8月份均逐渐上升，尤其6月份以后增长显著，几乎呈直线，8月份达到最大值，分别为0.037条·cm-2和0.155cm·cm-2，随后开始下降。根系平均直径3月为1.22mm，3月～5月份小幅上升，5月达最大值1.28mm，6月开始下降，6月～8月降幅尤为显著，8月达最低值0.29mm，随后开始上升。这些毛竹根系生物学研究结果，为毛竹林资源保护与利用、提高竹林生产力提供重要的科学依据和生产实践指导意义。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
表目录  13-14
图目录  14-15
第一章绪论  15-28
  1.1 引言  15-16
  1.2 根系生物学研究进展与评述  16-26
    1.2.1 研究进展  16-25
    1.2.2 研究评述  25-26
  1.3 研究目标与主要研究内容  26-27
    1.3.1 研究目标  26
    1.3.2 主要研究内容  26-27
  1.4 研究技术路线  27-28
第二章毛竹实生苗根系构型  28-42
  2.1 材料与方法  28-31
    2.1.1 试验材料来源及采集地概况  28
    2.1.2 试验方法  28-31
  2.2 结果与分析  31-40
    2.2.1 营养袋纸培法  31-34
    2.2.2 根箱土培法  34-40
  2.3 小结  40-42
第三章毛竹鞭根根序的形态解剖特征  42-56
  3.1 材料与方法  42-45
    3.1.1 试验材料  42-43
    3.1.2 试验方法  43-45
  3.2 结果与分析  45-55
    3.2.1 根系形态特征  45-52
    3.2.2 各级根序的解剖结构  52-55
  3.3 小结  55-56
第四章毛竹鞭根生物量动态  56-61
  4.1 材料与方法  56-57
    4.1.1 试验地概况  56
    4.1.2 试验方法  56-57
  4.2 结果与分析  57-60
    4.2.1 生物量的土层分布  57-58
    4.2.2 生物量季节动态  58-59
    4.2.3 生物量与环境因子的关系  59-60
  4.3 小结  60-61
第五章毛竹鞭根生长的原位监测  61-67
  5.1 材料与方法  61-62
    5.1.1 试验材料  61
    5.1.2 试验方法  61-62
  5.2 结果与分析  62-66
    5.2.1 根量密度变化  63-64
    5.2.2 毛竹根长密度变化  64-65
    5.2.3 直径生长变化  65-66
  5.3 小结  66-67
第六章结论与讨论  67-70
  6.1 结论  67-68
  6.2 讨论  68-69
  6.3 展望  69-70
参考文献  70-79
在读期间学术研究  79-80
致谢  80-81
附录 A 毛竹各级根序解剖结构  81-82
附录 B ET-100 根系观测系统  82-83
详细摘要  83-84

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