第二讲 植物根系生理生态1
实用植物生理学之植物根系
实用植物生理学之植物根系本系列是小编结合自己实践经验与理论知识总结的一些干货，其中可能会有一些大家种植中遇到的问题，却找不到其中原因，从最基础的出发去发现问题解决问题是关键。
植物根系分为直根系与须根系1、直根系：主根发达、明显，极易与侧根相区别，由这种主根及其各级侧根组成的根系，称为直根系。
直根系特质：根系较深，较不易受环境影响，但由于根系过于发达，养分管理不当易造成大小年，如砂糖橘橘枳壳作为砧木和甜橙作为砧木区别较大，枳壳根系主要在土壤表面，结果性状较稳定，而甜橙根系较深，虽说管理好能高产，但管理不好容易大小年。
直根系作物适合生长在土层深厚的土壤上，能较耐旱，但是同时也怕涝。
直根系又有浅根系作物，和深根系作物，其中浅根系的与须根系特质较为相像，深根系作物则与直根系作物较为匹配，直根系作物非种子繁殖也会将特质弱化，如一些扦插苗，直根系特点就弱化了很多，虽说有主根，但是并非只有一条，而是有多条主根。
2、须根系：单子叶植物的主根不发达，其根系为须根系。
须根系是指主根出生后不久就停止生长或死亡，在胚轴和茎基部的节上生出许多粗细相等的不定根，再由不定根上生成侧根，整个根系外形呈絮状。
须根系几乎都是浅根系作物，草本植物居多，单子叶植物都是须根系。
须根系多为浅根系作物，要求土壤疏松，不积水。
一些持续挂果的须根系作物要注意定期促生根以及根系更新（如草莓、辣椒等），一般更新周期在20天左右，根据作物根系寿命而定。
根系寿命植物根系都有寿命，在适宜的环境下根系会自主更新，目前我国土壤问题严重，根系始终处于非适宜或不适宜生长状态，根系老化难以更新是植株黄化断茬的主要原因之一。
根系的寿命通常在10-40天，直根系作物影响较小，须根系作物根系更新如果不到位，容易产生果断茬，树势衰弱等问题。
根系营养吸收根尖从顶端依次分为根冠，分生区，伸长区，成熟区。
对于根系来说，无论主根还是侧根都具有根尖，根尖是根系生命活动最为活跃的部分，扮演着吸收养分的重要角色。
植物生长发育与根系生态学
植物生长发育与根系生态学植物生长发育与根系生态学是植物学中重要的研究领域之一。
植物的生长发育过程是指植物从种子发芽开始，到形成成熟的个体，并进行繁殖的过程。
而根系生态学则关注植物根系的结构、功能和生态适应等方面。
植物的生长发育过程是一个复杂的过程，涉及植物的细胞分裂、细胞扩张、器官形成、器官生长、植物体架构建立等多个方面。
植物体的生长主要由非生殖生长和生殖生长两个阶段组成。
非生殖生长是指植物体的所有组织的生长，主要包括根、茎和叶的生长。
根系生态学主要研究根系在非生殖生长中的功能和适应性。
生殖生长是指植物通过产生生殖器官（花、果实等）来进行繁殖的过程。
根系是植物的重要器官，它们扎根于土壤中，吸收水分和养分，并提供物质和能量给其他部位。
根系结构的形成和演化主要受土壤环境的影响。
土壤的理化性质，如土壤质地、水分和养分的分布等，对根系的发育起着重要的作用。
根系的形态和结构会随土壤环境的改变而发生相应的变化，以适应生长环境。
例如，在干旱地区，植物的根系会更深入地下，以获取更深层土壤中的水分和养分，提高其抗逆性。
根系在生态系统中发挥着重要的作用。
首先，根系通过吸收土壤中的水分和养分，为植物的生长提供必要的物质和能量。
其次，根系通过与土壤微生物的交互作用，维持了土壤的健康和生物多样性。
根系分泌的有机物和根际带微生物的活动，可以促进土壤中营养元素的循环和有机质的分解。
同时，根系还能释放出一些化合物，以抑制土壤中的病原菌和害虫的生长。
此外，根系还起到了固定土壤、防止水土流失的作用。
根系的形成和分布模式对土壤侵蚀的控制和植被恢复也起到了至关重要的作用。
总之，植物生长发育与根系生态学是植物学中重要的研究领域，涉及植物的生长发育过程以及根系的结构、功能和生态适应等方面。
通过深入研究植物的生长发育和根系生态学，能够更好地理解植物的生物学特性和生态适应机制，为植物育种、植被恢复和土壤保护等提供科学依据。
植物生长发育与根系生态学是植物学研究中的两个重要方向，它们相互关联、相互影响，共同构建了植物的生态适应性和生存能力。
植物根系生理和生态学研究
植物根系生理和生态学研究植物根系是支撑和供给植物生长的重要器官，因此，根系是探究植物生长和适应环境变化的关键点。
零星的研究材料、技术手段、仪器设备和研究方法的限制皆加大了植物根系研究的难度。
为了进一步探究植物根系的基础特征和生态学功能，近年来研究者在植物根系的形态、结构、生理和生态学特征方面做了大量的研究。
植物根系的生理和生态学研究，不仅深刻地揭示了植物对环境的适应策略，而且对于建立生态系统保护与可持续利用模式，更是有重要的指导意义。
一、植物根系对环境的感应与生理响应植物根系不仅是吸收水分和养分的场所，同时也是与外界环境进行交互的关键点。
在复杂的土壤环境中，根系能够感应到并对许多因素进行生理响应，如土壤含水率、膨胀性、养分含量、生物和非生物胁迫等。
1、水分胁迫由于全球气候变化的加剧，干旱和水logging等问题不断加剧，如何评估植物对于水分胁迫的响应机制，是当前植物应用生态学的热点和难点。
实验证明，根系是植物响应水分胁迫的第一道生理防线，根系对于水分的感应可以通过根毛发展、根毛表面润湿、游离水分吸收等途径完成，而在吸收过程中根系内部会发生代谢限制和调控网络的建立。
研究者发现，植物通过生物化学、生理学和分子生物学的手段，利用抗氧化酶、蛋白酶、热休克蛋白等防御系统来适应和缓解水分胁迫，以确保根系的正常吸收和生长。
2、胁迫响应根系是植物在生物和非生物胁迫下的响应场所，胁迫会导致植物代谢过程的紊乱和细胞死亡，从而影响植物的生长和发育。
植物通过在根系生理和神经系统方面的变化来适应这些胁迫。
例如，植物可以通过改变细胞壁的结构和成分、菌根共生、比例和活性来抵御。
此外，植物内部调节系统中的激素信号传递，也与其胁迫响应密切相关，并通过影响细胞内钙离子浓度等来适应其环境。
二、植物根系的生态学功能根系不仅是植物的开端，而且是植物与外部环境进行交互的关键点。
作为生态系统的组成部分，植物根系的功能与其动态范围具有高度协调性和可塑性，如寻找水源、贡献有机质、提供供给环境稳定性等具有显著的生态学意义。
植物的根系生理与土壤养分循环
植物的根系生理与土壤养分循环植物的根系生理与土壤养分循环是植物生长和发育的关键过程。
根系是植物吸收水分和养分的主要器官，通过根系的吸收与释放作用，植物能够维持自身的生命活动。
同时，根系还具有塑造土壤环境、调节土壤养分循环的功能。
本文将探讨植物根系的生理机制和其与土壤养分循环之间的关系。
一、根系结构及生理机制植物的根系是由主根、侧根和细根组成的复杂网络系统。
主根是最早形成的根，起到支撑植物的作用，侧根则从主根上生长出来，增加吸收面积和稳定植物的生长。
细根则是根系中最细小的分支，是植物吸收水分和养分的主要部位。
根系的生理机制包括吸水吸养分、呼吸代谢和分泌物质等过程。
首先，根系通过根毛吸收土壤中的水分和养分。
根毛是细胞伸长增生的产物，具有极高的吸水吸养分能力。
其次，根系通过呼吸作用产生能量，并调节氧气和二氧化碳的交换。
根系的呼吸代谢对植物的能量供应和碳氮平衡具有重要影响。
此外，根系还能分泌有机酸、激素和酶等物质，对土壤养分的溶解、稳定和转化起到促进作用。
二、根系与土壤养分循环根系与土壤养分之间存在着密切的相互作用关系。
植物通过根系吸收土壤中的养分，同时根系的生长和分泌也会对土壤养分循环产生影响。
1. 养分吸收与利用根系通过根毛吸收土壤中的养分，包括氮、磷、钾等多种元素。
养分的吸收与利用是植物生长和发育的基础，也是植物抵抗逆境和提高产量的关键。
植物通过根系调控吸收通道的开闭以及养分的运输和转化，从而实现对土壤养分的选择性吸收和利用。
2. 化学物质的分泌与土壤改良根系分泌的有机酸、激素和酶等物质能够改变土壤环境，并促进土壤养分的溶解、转化和释放。
例如，植物的根系分泌有机酸可以降低土壤的pH值，促进磷的溶解和铝、锰等微量元素的释放。
同时，根系分泌的激素和酶也能够调节土壤中酶活性和微生物生态，进而影响土壤养分的循环和有效性。
3. 根系对土壤结构的调控植物的根系能够改善土壤的结构和通气性，增加土壤的持水保肥能力。
根的结构、发育与生理功能
根初生结构的特点:
•表皮特化产生根毛; •内皮层特异性的加厚，形成凯氏带; •中 柱：包括中柱鞘、初生维管组织以及薄壁细胞，有的植 物的根有髓; •中柱鞘具有潜在的分裂能力; •初生木质部呈星芒状，初生韧皮部呈束状，二者相间排列; •初生木质部与初生韧皮部均为外始式发育方式，原生在外， 后生在内; •原、后生木质部导管（或管胞）类型有差别。
不活动中心（静止中心）
胚根和幼小的侧根中不存在这种现 象，但长大后形成静止中心；手术 切割使其受伤，静止中心细胞能重 新进行分裂
3. 伸长区 (elongation zone) 部 位：是分生区向成熟区过渡的部位。 特 征：细胞普遍伸长，出现明显液泡。 细胞活动：细胞分裂 细胞分化。
属于初生分生组织，但向着根毛区方向分 裂活动愈来愈弱。细胞分化程度逐渐加深， 靠近根毛区端原生韧皮部的筛管和原生木质 部的导管先后出现。 作用：根入土的动力
部之间，在根进行次生生长时，发育成维 管形成层的主要部分。少数双子叶植物中 央由于后生木质部没有继续向中心分化， 而形成薄壁细胞组成的髓。
双子叶植物根的初生结构
表 皮： 外皮层
皮 层 中皮层薄壁组织 内皮层（凯氏带）
中柱
中柱鞘 初生木质部
初生韧皮部 薄壁细胞
原生木质部 （外始式）
后生木质部 原生韧皮部
初生生长(primary growth)：植物体 的生长，直接来自顶端分生组织的衍生细 胞的增生和成熟的整个生长过程。
初生组织(primary tissue)：初生生长 过程中产生的各种成熟组织。
（视频讲解）
1、双子叶植物根的初生结构： 根的成熟区的各种结构都是由初生分
生组织分化而来的，因此也称为初生结 构。
植物根系的生理活性 优质课件
根据上述的代谢机理，要求生产者在选择诱导母本或离体材料时，尽量选择生长健壮，营养积累充
足的植株，这样可缓减因光合受抑而造成的植株黄化衰退现象，以确保生产出质量更佳的水培花卉作 品，根据经验，通常在植株枝叶生长速度减缓或停滞期，此时积累较多营养，而且此时根系生长处于 高峰期，因地上枝叶与地下根系生长速度大多数植物是交叉进行的，就是说，当枝叶生长高峰时，根 系处于缓慢生长期，当枝叶进入缓慢生长期时，根系生长高峰即行开始，在根系生长高峰期去根催根 形成新根的速度会较快些，营养积累也更丰富些。
所以在诱导过程及静止水培的过程中，要为其创造胁迫环境，但又不能致死，要为其创造适合的光环 境，但又不能造成光氧化与生理伤害。
营养代谢——水生诱导的栽培生理
在植物水生诱导及诱导完毕后的栽培 过程中，植物必须保持正常的营养代 谢才能为植株的生长发育提供物质与 能量，而这种代谢的建立又是受到外 界及内在特有环境的影响，包括温光 气热营养激素等，它与栽培与土壤与 自然界的植物有完全不同的营养代谢 机制与原理。些就与诱导及栽培过程 中相当的代谢进行阐述与分析，以指 导生产。 植物所需的营养包括碳源与矿质营养 以及次生代谢物，其中碳源是生长发 育基因启动的能量源，任何代谢过程 的维持，任何器官的形成都得有充足 的碳源为基础。 碳源的产生与积累都是光合作用的直接或间接产物，由光照二氧化碳及水及酶的参予下在叶绿体细胞内 进行生化合成，在常规环境的土壤栽培条件下，其合成速率与效率主要由温度、光照、水份、二氧化碳 及矿质营养所决定，而在水生诱导过程中除了上述因子外，对其光合速率影响最大的就是根域的溶氧环 境。
植物根系生理研究
植物根系生理研究植物的根系是其生长发育和生理功能的重要组成部分，对植物的营养吸收、水分吸收和传导、植物稳定性等方面具有重要作用。
近年来，植物根系生理研究逐渐引起了科学家们的广泛关注。
本文将就植物根系生理研究的相关内容进行探讨。
一、根系的生长与发育植物根系是植物体的一个重要组成部分，它在植物生长发育过程中起着非常重要的作用。
根系的生长与发育受到多种因素的调控，包括土壤条件、水分供应、养分浓度、光照强度等。
植物根系的生长是一个复杂的过程，其中涉及到细胞分裂、细胞伸长、原基形成等多个生物学过程。
通过对植物根系生长与发育的研究，可以揭示植物生长发育的分子机制，为植物生长调控提供理论基础。
二、根系的水分吸收和传导根系对水分的吸收和传导是植物生长发育的关键环节。
水分是植物细胞生存和代谢的必需物质，植物通过根系吸收土壤中的水分，并通过根系的导管系统将水分传递到地上部分。
植物根系通过根毛的形成和分泌物质的调节来提高水分吸收的效率；同时，根系的导管系统能够将吸收到的水分快速地传导到地上部分，以满足植物的需要。
根系的水分吸收和传导机制的研究，对于揭示植物如何适应干旱环境、提高水分利用效率具有重要意义。
三、根系的养分吸收和转运植物需要吸收土壤中的营养元素来满足生长发育的需要，而根系是植物营养吸收的主要器官。
根系对养分的吸收和转运主要通过根毛和根尖细胞完成。
根毛通过分泌物质和其表面细胞上的吸附结构来吸附、吸引和转运土壤中的养分离子；而根尖细胞通过细胞质中的转运蛋白将养分离子从根尖向内部转运。
根系的养分吸收和转运机制的研究，对于揭示植物对不同营养元素吸收的选择性，以及提高植物养分利用效率具有重要意义。
四、根系对环境胁迫的响应根系作为植物与土壤和外界环境的接触部位，对于环境胁迫的响应具有重要作用。
在干旱、盐碱、重金属等环境胁迫下，植物根系能够通过形态学和生理学上的调整来适应环境的变化。
比如，根系可以增加根毛的数量和长度，增加根系的表面积以增强水分和养分的吸收；根系也可以调节离子的吸收和排泄来适应盐碱环境；此外，根系还可以通过产生根际物质来调节土壤微环境。
《植物与植物生理》第二章 第一节 根
（2）皮层：发达，约为中柱1.5倍左右，位于表皮与中
柱之间，来源于基本分生组织。由外向内分为几 层：①外皮层：由紧贴表皮的数层较小、排列紧 密的细胞组成，并不明显区别于皮层薄壁细胞。 ②皮层薄壁细胞；③内皮层。
皮层：是水分和溶 质从根毛到中柱的 横向输导途径，也 是幼根贮藏营养物 质的场所，并且有 一定的通气作用。
• （2）初生分生组织：分化为原表皮、原形成层、 基本分生组织三部分组成。
分生区细胞的分层示意图
原表皮 基本分生组织
原形成层
根冠
3.伸长区：为过渡区域，是由分生区分裂的细胞初步
分化而来。 细胞停止分裂，显著伸长，液泡化程度增 强，体积增大并开始分化（在其上方的内部已分化出筛 管和环纹导管）。伸长区细胞迅速伸长是根尖深入土层 的主要推动力。
图解说明平衡石对重力的反应
根冠存在范围：绝大多数植物都有根冠,寄生根、菌根除外。
根的向地生长
蚕豆根尖的伸长
2.分生区：又称生长点，为细胞分裂区，位于根冠之后，长
约1-2mm，细胞分裂旺盛，是观察细胞有丝分裂的理想区域。
大部分由根冠包 围，由顶端分生 组织构成，是产 生新细胞的主要 部位，故又称为 生长点。
直根系
须根系
直 根 系 的 分 布
须 根 系 的 分 布
1、查找有关资料，分析双子叶植物、裸子植物和单子 叶植物根系有何差别。
2、一般情况下，当地下水位较低、通气良好、土壤肥 沃时，则根系分布较深，反之则较浅。所以干旱地区植物 的根系分布较 深，潮湿地区植物的根系分布较浅。这说 明根系在土壤中的分布与哪些因素的影响有关？
横向运输的作用。
木射线
（二）木栓形成层的产生和活动
平周分裂 外
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 二、植物根系与地上部分的关系 • 根冠比：是指植物地下部分与地上部分的鲜重或干 重的比值。它的大小反映了植物地下部分与地上部 分的相关性。
• 矿质营养吸收量和细胞分裂素产生量与根系的长势
和数量密切相关。
• 三、地上部生长状态及栽培管理对根系生长的影 响 • （一）整枝方式对根系走向的诱导 • （二）摘心和侧枝数量对根系发育的影响 • （三）坐果数量与根系生长的关系 • （四）摘叶对根系的影响
土培：根毛、侧根多，表面粗糙
• 1、外部形态
水培：根毛退化、侧根少，光滑色白
土培：晶体细胞、淀粉体多，细胞体 小、质密，维管束数量多，髓体积大
• 2、显微结构
土培：晶体细胞、淀粉体少，细胞体 积大、胞间隙大，维管束数量少，髓 体积小
第三节 植物根系的功能
• 一、固定支持功能
• 二、根系的吸收输导功能
• 三、根系的合成与分泌功能
• 四、根系的贮藏与繁殖功能
• 五、根系的呼吸与气体交换功能
• 六、根系的其他功能
• 1、感应功能
• 2、寄生功能
• 3、收缩功能
• 4、共生功能
•
谢谢
第二章 植物根系生理生态
• 第一节 植物根系与地上部分的关系 • 第二节 植物根系的构造 • 第三节 植物根系的功能 • 第四节 植物根系对水分的吸收 • 第五节 植物根系生长与根际环境的关系
第一节 植物根系与地上部分的关系
• 一、植物根系的生育与分布特征 • 根系的分类： • 1、直根系：有明显发达的主根和各级侧根组成的 根系。双子叶植物多为直根系 • 2、须根系：直根系生长缓慢或停止，主要由不定 根细跟组成的根系。单子叶植物多为须根系
第二节 植物根系的构造
• 一、根系的形态、类型及构造
• （一）根系的形态与类型
• 主根：由胚根直接发育而成的根。 • 侧根：由主根上发生的分枝。
• 二级侧根：侧根上发生的分枝。
• 三级侧根： • 定根：来源一
• （二）根系的构造
• 二、无土栽培植物根系结构与土壤栽培的区别