根和根际的植物营养研究方法
植物根际微生物对作物生长的影响研究
植物根际微生物对作物生长的影响研究植物根际微生物是指存在于植物根际土壤中的微生物群体，包括细菌、真菌、放线菌等。
这些微生物与植物根系形成了一种共生关系，对植物的生长和发育具有重要影响。
本文将探讨植物根际微生物对作物生长的影响，并分析其机制。
一、植物根际微生物与作物生长的关系植物根际微生物与作物生长存在着密切的相互作用关系。
首先，植物根系分泌的有机酸和其他化合物为根际微生物提供了营养和生存环境。
同时，植物根际微生物也通过分解有机物质，释放出一些植物生长所需的营养元素，如氮、磷、钾等，促进了植物的生长和发育。
其次，植物根际微生物还可以分解土壤中的一些有害物质，如重金属离子、农药残留等，减轻了土壤中的毒害程度，保护了作物的生长。
此外，植物根际微生物还通过产生植物生长调节物质，如生长素、激素等，直接或间接地参与了植物的生长调控。
二、植物根际微生物对作物病害的防治作用植物根际微生物对作物的病害防治具有重要作用。
一方面，植物根际微生物可以抑制一些土壤传播的植物病原菌，如真菌、细菌等，减少病害的发生。
这是因为植物根际微生物可以通过竞争营养、产生抗菌物质等途径，抑制病原菌的生长和繁殖。
另一方面，植物根际微生物还可以诱导植物的抗病性，并增强植物的免疫系统，提高植物对病害的抵抗力。
通过这些机制，植物根际微生物显著降低了农作物生产中的病害发生率，减轻了农药的使用压力，提高了农产品的质量和安全性。
三、植物根际微生物对作物品质的调控除了对作物生长和病害的影响外，植物根际微生物也对作物的品质具有一定的调控作用。
植物根际微生物通过调节土壤的酸碱度、氧化还原电位和微生物群落结构等因素，影响了作物维生素、营养物质的积累和合成。
此外，植物根际微生物还可以分解和转化植物体内的一些抗营养物质，如植物中的天然毒素，提高了作物的食用安全性和口感品质。
因此，通过合理调节植物根际微生物的群落结构和功能，可以改善作物的营养价值和食用品质，提高农产品在市场上的竞争力。
4植物根系和根际的研究方法
第4章植物根系和根际的研究方法第一节植物根系的研究方法植物根系具有吸收和输送养分和水分、合成植物激素和其他有机物质、储存营养物质以及支撑植物使之固定于土壤中等多方面的作用。
它是植物与外界环境之间进行物质交换的主要器官，因此它与植物营养有着密切的关系。
但植物根系的研究比地上部分的研究要困难的多。
一、根系研究方法（一）钉板法：常用。
1、钉板的制作：小板：50cm×50cm，钉长5cm，钉距5cm。
大板：60cm×100cm，钉长5cm，钉距5cm。
2、取样3、清洗4、根系摄影与测定（二）容器法：容器种植主要研究根系生理或生态学特性。
条件容易控制。
1、容器大小与根系体积适应2、种植盒的制作：（三）玻璃壁或玻璃管法：用探头观察根系生长情况。
（四）多孔膜法：尼龙纤维多孔膜(孔径0.3m)二、根系测定方法（一）根系形态特征及其测定方法根系形态特征包括根系体积、几何形状、长度、分布深度、根密度、分枝状况、根重、根表面积、根毛数量和根尖数等。
根系形态与养分、水分的吸收能力有密切关系。
在植物营养研究中，常用的根形态参数主要有根重、根长、根表面积、根密度、根毛和根尖数等。
1、根重根重对于表征根的总量是一个很好的参数，植物吸收养分的数量和速率通常用单位根重作参量。
根重分为根干重和根鲜重两种。
根干重对于养分和水分吸收不是个理想的参数，因为老而粗的根所占的重量很大，而吸收养分和水分的能力很小。
但当了解植物地下部的生产力时，干重常作为估计的标准。
在估算根/冠比（R/S）时，也要用根干重。
测定根干重的方法，一般采用烘干重量法。
在105o C条件下烘干10-20h或在60-70o C下烘干20h，称重。
根鲜重是个理想参数，在植物营养研究方面很有应用价值。
养分吸收大多用根鲜重作参量。
根鲜重容易测定，但准确程度与根外粘附水分有关，故受操作影响较大。
2、根长根长被定义为单位土壤表面积上根系的总长度（L A ），计算公式为：L A ＝ 当根长测定后，如已知根的平均直径，则可以推算根系表面积和根体积，也可用于计算养分吸收速率。
第二章 植物土壤营养与根际营养
2、低分子有机溶质
根系分泌物的主要组分时糖、有机酸、 氨基酸和酚类化合物。其中主要是糖和 有机酸。 有机酸在活化土壤养分方面有重要意 义。如难溶性磷矿物、铁、锰化合物的 溶解等；
• When grown under P deficient conditions, some species can form ―proteoid roots‖ – clusters of short rootlets on main root axes. These rootlets secrete organic anions (citrate, malate) and acidify the rhizosphere to increase the availability of P. They also secrete water at night thus enhancing the diffusion of P to the root surface.
3.机械阻力 土壤紧实时，其容重增大且大空隙数 量减少。当容重大于1.3～1.4时，对根系 伸长有抑制作用。粘质土壤容重在1.5～ 1.6，轻质土壤在1.7～1.8时，作物根系就 很难扎入。 紧实土壤对根系伸展的抑制作用除 了机械阻抗的缘故外，还有土水势、通 气性和植物毒素积累等因素。
表2-1 机械阻抗对大麦种子根和初级侧根发 展及扩展的影响
表2-2 不同浓度对大麦吸收磷的影响（R.S.Russel and R.P.Martin）
溶液中磷浓度 （P. PPm） 5.1 1.6 0.51 0.16 0.051* 0.016 0.0051 0.0016
植株32P含量 ㎎/植株 0.573 0.161 0.0573 0.01676 0.0048 0.00137 0.000434 0.000120
植物的根系生态学研究
植物的根系生态学研究植物的根系在自然界中扮演着至关重要的角色。
它们是植物的重要器官，负责吸收水分和养分，并提供物质支撑。
根系生态学研究了植物的根系在生态系统中的功能、结构以及与土壤和其他生物的相互作用。
通过深入了解根系的生态学特性，我们可以更好地理解植物的适应机制、生态位以及生态系统功能的维持。
Ⅰ. 根系结构与功能植物的根系结构各异，适应不同的生活环境。
根系通常由主根和侧根组成。
主根是从胚胎中发生的第一个根，负责垂直向下生长，提供植物的稳定性和吸收更深处的水分和养分。
侧根则从主根发出，负责吸收较浅的水分和养分，扩大植物对土壤的资源获取范围。
除了水分和养分的吸收，根系还在土壤中锚定植物，并提供支撑，防止植物倒伏。
根系还与土壤中的微生物发生互动，形成共生关系，例如与根瘤菌共生，可以固定氮气。
此外，根系还与土壤颗粒相互作用，对土壤结构和有机物质的分解具有重要影响。
Ⅱ. 根系与土壤的相互作用根系与土壤之间的相互作用对于生态系统的稳定和功能非常重要。
首先，根系通过分泌黏蛋白和多糖物质来影响土壤颗粒的结合，在形成根际微生物群落和土壤结构中起到重要作用。
这些物质可以增加土壤团聚体的稳定性，并形成土壤聚合体，改善土壤质地。
其次，根系通过释放有机物质来与土壤微生物进行互动。
根分泌的有机物可以作为微生物的能源和营养物质，促进微生物的繁殖。
土壤中的微生物与植物根系形成互惠共生关系，微生物通过分解有机物质，将养分提供给植物，而植物通过根分泌物养活微生物。
此外，根系还通过释放化学信号物质与土壤中的其他植物进行通讯。
这种根际信号物质的释放可以促进植物之间的合作或竞争，影响植物的生长和发育。
这种相互作用可以影响植物群落结构和植物种间的竞争关系。
Ⅲ. 根系适应性与植物生态位根系的结构和功能对植物的适应性和生态位具有重要影响。
在干旱环境中，植物的根系会发展出较深入土壤的主根，以获得更深处的水分。
而在养分贫瘠的土壤中，植物的根系则会分布更广，以扩大对养分的获取范围。
植物的养分与根际生态调节
基因组学技术：用 于研究植物养分吸 收和根际生态调节 相关的基因功能
代谢组学技术：用 于分析植物在养分 胁迫下的代谢产物 变化
蛋白质组学技术： 用于研究植物根际 分泌物对土壤微生 物的影响
分子生物学技术：用 于克隆和鉴定与植物 养分吸收和根际生态 调节相关的基因
优点：能够定量分析植物养分与根 际生态之间的关系，提供较为准确 的数据支持。
根际有机物：植 物根系分泌的有 机物质，对根际 微生物的生长和 繁殖起到促进作 用。
根际pH值：植物 根系通过分泌酸 碱物质来调节根 际pH值，从而影 响根际生态系统 的组成和功能。
细菌：分解有机 物，提供营养物 质
真菌：与植物形 成共生关系，促 进植物生长
放线菌：产生抗 菌物质，抑制病 原菌的生长
术推广
植物养分与根际生态调节在应对全 球变化中的重要性
实际应用与推广前景
添加标题
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未来研究方向与技术发展
添加标题
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政策与资金支持
汇报人：XX
微生物与植物之间的互 利共生关系：在根际生 态系统中，植物和微生 物相互依存，形成了一 种互利共生的关系。
促进养分吸收：通过增加土壤微生物活性，提高植物对养分的吸收效率。 增强抗逆性：通过改善土壤环境，增强植物对干旱、盐碱等逆境的抗性。 促进根系发育：通过调节土壤中的激素等化学物质，促进植物根系的发育。 提高产量与品质：通过优化土壤环境，提高植物的产量和品质。
土壤取样分析：对土壤中的养分含量进行测定，了解土壤养分状况。
植物组织分析：通过分析植物组织中的养分含量，了解植物对养分的吸收和利用情况。
根际微生物分析：研究植物根际微生物的种类、数量和活性，了解根际生态系统中养分转化和利用 的过程。
植物营养研究法 第六章根和根际的植物营养研究
第六章根和根际的植物营养研究方法第一节根系的研究方法水分和养分的吸收是自然和农业生态系统中的一个关键生态过程，根系在植物获取水分和养分等资源方面起着至关重要的作用，然而由于研究方法的限制，人们对自然土壤条件下植物根系的生长特点、根系与土壤环境之间的相互作用机制以及根系功能的理解还相当肤浅。
根的研究方法很不成熟，对科学而言，自然田间条件下根的研究还只是一个学步的孩子，根的研究方法通常繁琐、费时，测定结果的准确度不高。
可见，植物根的研究十分复杂，不仅需要制定详细的计划、选择合适的操作方法，还必须明确需要测定哪些根系属性才能完成预定的目标。
因此，根的研究需要传统方法与现代技术和经验的有机结合。
第二节研究概况根的研究是件难度很大的工作，因为根系和根参数的测定是相当复杂的。
对植物根系的系统研究始于18世纪。
Hales是最早研究根系的人。
他在1727年进行的实验中用一种简单的挖掘技术把栽培植物的根系挖掘出来，观察根系的形态，确定其重量和长度。
以后有人挖掘出了树的根系进行研究。
在相当长的一段时期内，根系研究没有重大进展。
19世纪50年代后，化学肥料的施用日益增长，人们逐渐对根系的研究产生兴趣，在不同农作物上挖掘了许多根系进行研究。
自1870 年起德国的一些科学家进行了许多根系研究实践。
Schubart从一个以花园浇水管控制水势的剖面上清洗出各类作物的根系。
在同一时期，还有许多科学家用特定的容器来研究根的生长，如在玻璃板后面观察根系的实地研究方法。
到了20世纪初，德国建立了两个小型根系研究室。
美国科学家在根系研究方法的发展上做了大量的工作。
1892年，有人在一个金属笼里装进了一个大土块，用水平和垂直的金属丝穿过笼子，用水洗去土壤，就能观察到接近自然生长位置的根系。
在这种方法的基础上发展了经典的订板法。
20世纪初，Cannon在沙漠植物上进行了大量的根系研究，采用的仅仅是挖掘技术。
美国植物生态学家J.E.Weaver发明的使用园艺工具的简单挖掘方法成为一种公认的科学方法。
植物根系生物学研究进展
１３ 根 系质膜 透性 ．
植 物组织受诸 如干旱 、 温、 高 低
系的主根生长缓慢或停止 生长 ， 主要 由大 量粗细相 近
的不定根或侧 根组成呈丛生状 态 ， 是大 多数 单子 叶植
物根系的特征。研究作 物主、 侧根在 土壤 中的分布情 况可为作物品种 产量的提 高提供 依据。Ｂｕ 等调查 ｌ ｍ 不 同品种的小麦发 现 ， 上层根少而下 层根 多的品种对 干旱 的敏感性低 ； 上层根多 而下层根少 的品种受 干旱
・
４・
生塑堂熬堂垫１生（ 鲞 箜 塑 — 筮 １ ！
植 物 根 系 生 物 学 研 究 进 展
刘 国荣 （ 北 衡 学 生 科 河 省 永 院 命 学系 ０ ０ ） ５ ０ ３０
摘 要 根 是 植 物重 要 的 营养 器 官 ， 究植 物 根 系 意 义 重 大 。本文 从根 系形 态 结 构 、 物 根 际 效 应 、 细 胞 内 组 分 、 系基 因 等方 研 植 根 根 面进 行 综 述 。
究等方面进行综述 ， 为植物根系的研究提供科学恩路。
１ 根 系形 态 结 构
１ １ 根 系 根系 可分为直根 系和须根 系两种 基本类 ． 型。直根系有主根和侧根组成 ， 主根明显而发达 ， 是裸 子植物和绝大多数双子 叶植物根 系的主要特征 ； 须根
等对大花杓兰根 结构 的扫描 电镜研 究 ， 提供 了栽培 土
温、 有毒物质等逆境伤害时， 细胞膜 系统结构破坏 或功
能受损 ， 使细胞 的透性改 变 ， 细胞 内溶质外渗 。因此 ，
植 物细胞质膜透性常作为植物抗逆性研究 的重要生理 指标 ， 它可 以间接反映根系活力 ， 可采用测定植物根系 组织外渗液 电导 率变化 的方 法来 表示 质膜 通透 性系生物学
植物根系和根际的研究方法
第4章植物根系和根际的研究方法第一节植物根系的研究方法植物根系具有吸收和输送养分和水分、合成植物激素和其他有机物质、储存营养物质以及支撑植物使之固定于土壤中等多方面的作用。
它是植物与外界环境之间进行物质交换的主要器官，因此它与植物营养有着密切的关系。
但植物根系的研究比地上部分的研究要困难的多。
一、根系研究方法（一）钉板法：常用。
1、钉板的制作：小板：50cm×50cm，钉长5cm，钉距5cm。
大板：60cm×100cm，钉长5cm，钉距5cm。
2、取样3、清洗4、根系摄影与测定（二）容器法：容器种植主要研究根系生理或生态学特性。
条件容易控制。
1、容器大小与根系体积适应2、种植盒的制作：（三）玻璃壁或玻璃管法：用探头观察根系生长情况。
（四）多孔膜法：尼龙纤维多孔膜(孔径0.3m)二、根系测定方法（一）根系形态特征及其测定方法根系形态特征包括根系体积、几何形状、长度、分布深度、根密度、分枝状况、根重、根表面积、根毛数量和根尖数等。
根系形态与养分、水分的吸收能力有密切关系。
在植物营养研究中，常用的根形态参数主要有根重、根长、根表面积、根密度、根毛和根尖数等。
1、根重根重对于表征根的总量是一个很好的参数，植物吸收养分的数量和速率通常用单位根重作参量。
根重分为根干重和根鲜重两种。
根干重对于养分和水分吸收不是个理想的参数，因为老而粗的根所占的重量很大，而吸收养分和水分的能力很小。
但当了解植物地下部的生产力时，干重常作为估计的标准。
在估算根/冠比（R/S）时，也要用根干重。
测定根干重的方法，一般采用烘干重量法。
在105o C 条件下烘干10-20h 或在60-70oC 下烘干20h ，称重。
根鲜重是个理想参数，在植物营养研究方面很有应用价值。
养分吸收大多用根鲜重作参量。
根鲜重容易测定，但准确程度与根外粘附水分有关，故受操作影响较大。
2、根长根长被定义为单位土壤表面积上根系的总长度（L A ），计算公式为：L A ＝ 当根长测定后，如已知根的平均直径，则可以推算根系表面积和根体积，也可用于计算养分吸收速率。
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1．方法介绍：特制的种植盆，一面或几面是透明的玻璃，可 以装卸，外覆使不透明，盆内装土，种植植物，常规管理。 由于温度对根系生长影响较大，若为了保持种植盆内温度与田 间一致，可将盆子埋入土中。 观察项目：（1）生长动态：可以对根系生长发育进行连续的 原位观察。透过玻璃直接观察。 （2）其它观察：取下玻璃，结合钉板法或直接冲洗，研究根 系形态、生理
有根系活力的幼根的损失。
（2）可获得完整根系
（3）环境条件和栽培措施更符合田间实际
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资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
四．根参数
（一）根数
１．意义：根据主根和侧根可以估计根长、根密度等
２．测定：直接记数、扫描分析软件
（二）根重
１．意义：反映根的总量、植物地下部分生产力，不能反映根系
3．宏观放射自显影法：用带有机玻璃板的根籍培养植物， 一定时期从地上部茎中注入32P，3-5天后用X光胶片在有机玻璃 面曝光，显影、定影，可得根系分布图。
优点：1.简便直接，不需进行根土分离而直接测定。 2．测定的是有吸收活力的根，可消除死根，休眠根或其它 植物根系的影响。
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（五）多孔膜法 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
1．方法介绍： （1）制作一孔径经约0.3um的多孔膜套，该膜可以允许养分、 水、O2透过，而植物根系难以透过。 （2）把膜套水平埋入20cm深的土层中（该层植物根系分布最 多），套口露于地面。 （3）生长一定时间后取出膜套，可获得全株植物及其全部不 含土粒的根系，根系可用于各项研究。
2．优点：
（1）不需要从土壤中分离根系，避免了根系损失，特别是具
3．问题与优点：可以连续观测根系生长状况 更接近自然状况 但玻璃壁处根系生长密度一般大于正常土壤中的生长密度。
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（四）同位素法
1．土壤注入法：在土壤不同位置，不同深度注入放 射性物质32P或86Rb。经过一段时间后测定地上部分 的放射性强度，其结果可以直接反映出根系吸收能 力大小。
（一）钉板法
1．方法简介：取田间含根系的原状土，用钉板 固定使根系保持在自然位置，洗去土壤，观察根系。
洗土：砂土或壤土——浸泡12h 粘土：干燥分散：100度干燥、浸泡，焦磷酸钠 使胶粒分散
冷冻使分散：-25度
2．应用：可以用于根的分布形态，还可研究其 它形态指标。
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通过在土壤不同位置、不同深度注入放射性元素 ，可以判断该位置深度根系分布及活力状况，多点 布样，可以构造出立体的根系活力分布图。
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2．植物注入法：从植物地上部茎基注入32P或其它示踪物， 经一定时间从根系分布区一定部位取原状土样品，其放射性强 度反映该土壤活性根数量，多点取样可了解活性物质根的分布 状况。
2．局限性：（1）容器空间有限，对大根系作物难以应用，只
能研究其苗期或根系较小的作物。
（2）非自然条件下进行，但易操作和控制条件。
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（三）玻璃壁或玻璃管
1．方法：玻璃壁：土壤剖面上安置玻璃—根系观察室 玻璃管：土壤中打孔，埋入玻璃管 玻璃与土壤间空隙要用土填实
2．观察方法：玻璃壁：直接观察 玻璃管：借助潜望镜原理，外加放大镜
吸收能力，特别是对于具有粗状主根的植物
２．测定：鲜重：洗净，用吸水纸吸干，称重
干重：更准确、实用
（三）根茎（粗细）
１．意义：了解土壤孔隙大小、根系穿透能力、用于计算根表面
积、体积
实际中较少应用
２．测定：细根：显微镜的测微计；较粗：千分尺＋放大镜
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（四）根长与根密度
统计各根长度
（２）直线截获法：前四步同上
不是直接计根长，而是计根与方格线交叉点数：根长＝转换系数×交叉点数×
方格间距
（３）根长测试仪
（４）计算机扫描，软件分析 ：可同时获得根系的各种系数
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（五）根考,不当之处，请联系改正。
（一）化学因素： 1．养分供应：根系具有趋肥性 2．低pH与毒害元素： Al、Mn、Fe、B （二）物理因素： 1．机械阻力 2．水分 3．通气 4．温度 （三）生物因素：一般情况下，根际微生物的存在 减少植物的主根和侧根长度，减少侧根数量，并使 根毛长度的密度减少。
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三．根系研究方法
根系研究：形态学：根数、分布、根重、根茎、根 表面积、体积
生理学 解剖学 研究根系的难处：不象地上部，如何把根系不受 损伤地从土壤中取出是研究方法的关键所在；或者 不把根系从土壤取出，而在其中直接观察；或者不 让根系与土壤接触，易于取出。
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二．影响根系生长的因素
研究影响作物根系生长的因素，进而调节这些 因素，使之达适宜水平，促进根系生长，从而促进 整个植株生长，最终获得理想的产量。
植物根系的生长和形态特征，主要取决于植物 的遗传特征，不同植物，甚至同一植物不同品种， 其根系形态特征都会有很大差异，外界环境，特别 是土壤环境对根系生长也会产生很大影响。
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第一节 根系研究法
一．根系在植物生长中的作用 1．固定植物：摄取、运输、贮藏营养物质，合成有机 物质如氨基酸等 2．植物地上部分根系生长是相互依赖、彼此协调 （1）如：如果剪去菜豆的一半叶片或一半根系，只要 保留两部分分生组织完整，则过一段时间后根/冠比又 会恢复至原来数值。 （2）原因：根系向地上部输送矿质养分和水分, 地上部向根系提供碳水化合物，根系合成部分有机物 ，然后输送到地上部
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１．意义：单位体积土壤中根长，即根密度是计算根系吸水量的最好参数。
根密度对养分有效性、吸收能力很有意义
比其它根参数更能反映养分吸收能力
２．测定
（１）直接法：根系置于透明玻璃盘中，盘内加少量水，便于将根系分散，
用镊子将根拉直，不相重叠，上压一玻璃板，防根移动
玻璃盘下垫一带mm刻度的方格纸