全 文 ：　[ 收稿日期] 2010-11-16
　[ 基金项目] 湖北省教育厅中青年人才项目(Q2010321)
　[ 第一作者简介] 朱桂才(1970-),男 ,湖北仙桃人 ,博士研究生 ,副教授 ,主要从事绿地生态学研究.
doi:10.3969/ j.i ssn.1673-1409(S).2010.04.015
李氏禾根系生长对淹水胁迫及解除的响应
　　朱桂才　(长江大学园艺园林学院 ,湖北 荆州 434025;中山大学生命科学学院 ,广东 广州 520075)
　　高树杰　(湖北省太子山林管局 ,湖北 京山 431 822)
　　张　霞　(长江大学园艺园林学院 ,湖北 荆州 434025)
[摘要] 模拟淹水胁迫处理及胁迫解除过程 , 设计浅淹(V1)、淹没(V2)、经淹没后半出露(V3)、经淹没后完全
出露(V4)和对照(CK)5 种处理 , 测定了各处理下李氏禾(Leersia herxandra)的根长 、根表面积 、根直径 、根
体积等根系生长参数。结果表明 ,(1)李氏禾的根长 、单位体积根长 、根表面积 、根投影表面积等根系生长参
数随处理发生变化 , 且均表现为 V1>CK>V2>V3>V4 , V1条件下的各参数极显著高于其他各处理。(2)
V1 条件下李氏禾的根长 、单位体积根长是 V2 时的3 倍 , 但 V2 、V3 与CK 差异不显著。(3)李氏禾植株根的
直径 V2>V1>CK>V3>V4 , V1 和 V2 之间差异不显著 , 但均显著高于 CK , V3 、V4 与 CK 相比没有显著
差异。(4)李氏禾根体积 V1>V2>CK>V3>V4 , V1 极显著高于其他处理 , V3、V4 则显著低于 V2 和 CK 。
[关键词] 李氏禾(Leersia herxandra);淹水胁迫;胁迫解除;根系生长参数
[中图分类号] Q945.78 [ 文献标识码] A　　[文章编号] 1673-1409(2010)04-S052-04
李氏禾(Leersia her xandra )为多年生野生型根茎类禾本科 C3 草本植物 ,根 、茎具有很强的繁殖能
力[ 1 , 2] 。李氏禾长期淹水后能萌发出新的分蘖 ,具有适应持续干旱和淹水的生境以及超富集重金属铬的
特点[ 3 ～ 5] ,其在逆境方面的适应机理及生态修复方面的潜在应用价值受到有关学者的高度关注 。植物对
环境的适应必然使其在形态结构及生理生态等方面产生与之相应的变化 ,国内学者近年来开展了李氏禾
在水分胁迫下营养器官的解剖结构及叶绿素的含量变化研究[ 6 , 7] ,在一定程度上揭示了水分条件与李氏
禾形态结构变化间的关系。逆境条件下植物根系生长状况及胁迫解除后根系恢复状况是植物忍受逆境能
力的重要体现 ,但是国内尚未见报道关于李氏禾该方面的研究 。因此研究淹水胁迫及胁迫解除过程李氏
禾根系各生长参数的动态 ,是对李氏禾水分逆境机理的重要补充。
1　材料与方法
1.1　试验地概况与试验材料
试验地位于湖北省中南部 、荆江河段北岸的长江大学校内植物园 ,该区域属亚热带季风气候区 ,光能
充足 、热量丰富 、无霜期长。太阳年辐射总量为 435.43 ～ 460.55 kJ/cm 2 ,年日照时数 1 800 ～ 2 000 h ,年
平均气温 15.9 ～ 16.6 ℃, ≥10 ℃年积温 5 000 ～ 5 350 ℃,多数年份降雨量为 1 100 ～ 1 300 mm 。试材取
自露地定植于该植物园的李氏禾成活植株 。
1.2　试验方法
(1)试验设计　试验从 2010年 3月开始 ,当李氏禾植株株高至 40 cm 左右时 ,选取生长相对一致的材
料上盆(土盆直径 30 cm 、高 40 cm),每盆 10株 ,共 25盆 ,然后常规水肥管理 30 d ,进行试验处理 。处理设
5个 ,分别为浅淹(V1):盆栽李氏禾 5盆置于浅水池 ,水淹至植株的根颈部;淹没(V2):盆栽李氏禾 15盆
放入深水池 ,水面完全淹没植株顶部 150 cm 左右;经淹没后半出露(V3):从淹没 5周的盆栽材料中随机
提取 10盆 ,至水面刚好淹没植株顶部;经淹没后完全出露(V4):经半出露处理 2周后 ,从其中的盆栽随机
·52· 长江大学学报(自然科学版)　2010年 12月第 7卷 第 4期:农学Journal of Yangtze University(Nat Sci Edit)　Dec.2010 , Vol.7 No.4:Agri Sci
取 5盆出水池 ,至陆地生长;对照(CK):5盆盆栽材料置于露地。
(2)根系生长参数的测定　于 2010年 7月 20日上午 7:00采集试样 ,尽量保证根系的完整 ,同一处理
从每一盆中随机采集 1株 ,共 5株 ,迅速放入黑色塑料袋 ,保存于冰盒待测。先清洗植株根系 ,再用滤纸吸
水 ,采用多参数根系扫描仪 LC-4800测定根颈部以下 ,根系参数选择参见文献[ 8] ,每株测 5次 。
1.3　数据的统计分析
试验数据采用 Microso f t Excel 2003和 SPSS 10.0软件进行统计分析。
2　结果与分析
2.1　李氏禾根长 、单位体积根长的动态
根长是反应根系形态特征的重要指标[ 9 ～ 11] 。各处理李氏禾根长和单位体积根长的变化规律一致(图
1a 、b)。在浅水淹(V1)处理下达到峰值 ,根长最高达 330.901 cm ,约是 CK(158.041 cm)的 2倍 ,与 CK有
极显著差异(P<0.01)。而淹没处理(V2)后 ,根系生长受阻 ,平均长 121.246 cm ,是 V1 处理下根长的 1/
3 ,略低于对照(CK),说明淹没抑制了根长的伸长 。但在被淹没 5 周后 ,平均根长和单位体积根长与 CK
的差异均不显著(P<0.05);随着淹水胁迫解除 ,平均根长和单位体积平均根长仍呈下降趋势 ,但下降幅
度收窄 ,淹没(V2)以及半出露(V3)处理与 CK 差异不显著 。但到完全出露(V4)后 ,其根长 、单位体积根
长却与 CK 差异显著。
各图中不同大 、小写字母分别表示组间差异显著水平 P<0.01和 P<0.05
图 1　淹水胁迫及胁迫解除过程的李氏禾根系生长参数
Figure 1　The root growth parameters of L.herxandra subjected to flooding stress and rescission of stress
2.2　李氏禾根表面积和投影面积的动态
由图 1c、d可知 ,在淹水胁迫及胁迫解除下 , 李氏禾的根表面积大于投影面积 ,根表面积变化在
·53·第 7 卷 第 4 期:农学 朱桂才等:李氏禾根系生长对淹水胁迫及解除的响应 　
63.142 cm2和 246.799 cm2 之间 ,投影表面积变化在 20.099 cm2 和 78.599 cm2 之间 ,但两者总体变化趋
势均表现为 V1>CK>V2>V3>V4。淹涝处理后 ,李氏禾根系表面积显著增加 ,与其他各处理差异极显
著 。进一步淹没胁迫 ,李氏禾的根系表面积与 CK 比较 ,略有下降 ,但显著低于 V1;且随着淹水胁迫的解
除(半出露和全出露),根系表面积虽仍在缩小 ,但减小幅度明显减小 , V2 、V3和 V4与 CK差异不显著。
植株根系的面积大小能反映根在土壤内的分布情况[ 12 , 13] ,同时也能反映根系吸收营养物质的能力 ,根系
吸收的营养物质能够运输到地上部分 ,为地上部的正常生长提供充足的条件 。因此 ,通常根系面积较大的
植株生长发育良好[ 14 , 15] 。从根系表面积指标来看 ,李氏禾根系最适于在湿生生境下生存 ,淹没虽然使其
根系生长受到一定程度抑制 ,但与 CK差异不显著 ,胁迫解除后 ,根系表面积又可以恢复到对照的水平 。
2.3　李氏禾根直径与体积的动态
李氏禾植株根的直径与其他生长参数的变化不同(图 1e),表现为 V2>V1>CK>V3>V4 ,随着淹水
强度的增大 ,其平均直径逐渐增大 ,根直径的峰值(2.473 mm)出现在淹没处理 ,淹涝(V1)和淹没(V2)之
间差异不显著 ,但均显著高于 CK。淹水胁迫解除后 ,根的平均直径随即减小 ,直至完全出露。V3 、V4与
V1 、V2之间差异显著 ,但与 CK相比没有显著差异。这一规律说明李氏禾根的直径增粗变化是与淹水相
关的 ,即淹水对根的直径的增大有轻微的促进作用 ,但影响不是极显著。
在淹水胁迫及胁迫解除中 ,李氏禾根体积也发生了变化 ,表现为 V1>V2>CK>V3>V4(图 1f)。淹
涝后(V1)根系体积急剧上升 ,平均为 14.874 cm3 ,极显著高于其他处理 。淹没(V2)与 CK差异不显著。
淹水胁迫解除以及完全出露 ,李氏禾植株根系体积进一步减小 ,只有 V1的 1/4。但与 CK 比较 ,减小幅度
不大 ,V3与 V4差异不显著 ,经历从大田到淹水 ,再到完全出露的陆生环境 ,李氏禾根系体积也基本恢复
到原有水平。
3　小结与讨论
(1)李氏禾的根长 、单位体积根长 、根表面积 、根投影表面积 、根体积等根系生长参数随处理发生变化 ,
浅淹刺激了李氏禾根系的生长 ,根系数目与长度均有所增加 ,因此各参数的峰值均出现在浅淹(V1)条件
下 ,且差异显著 ,说明根的大部分生长参数对淹水的加强都有较大的反应 。一定环境下 ,植物的成活率表
现出生存适应性 ,植物的成活率与植物本身的内部结构变化以及生长代谢有一定的关系[ 16 , 17] 。朱桂才
等[ 6 , 7] 前期的研究表明李氏禾在持续淹水 120 d后成活率仍然接近 90%,本试验结果则进一步说明 ,与干
旱 、淹没等生境相比 ,湿生生境可能是李氏禾的最适生境 。
(2)李氏禾植株根系直径变化规律呈倒“V”型 ,与上述其他生长参数存在差异 。随淹水胁迫的加强 ,
直径的峰值出现在淹没条件(V2)下 ,导致该现象可能是李氏禾为了适应淹没后的厌氧环境 ,根系通气组
织被激发和诱导 ,直径加大[ 18 , 19] 。与淹没比较 ,但增幅不大 ,随淹没胁迫强度降低 ,直径又变小 。此结论
与刘金祥等[ 20] 和陈兆平等[ 21]对香根草的适应性研究结果相一致。
(3)半出露(V3)和出露(V4)后各指标进一步减小。原则上胁迫解除后 ,其值应该不再下降 ,导致该
结果的原因可能是这 2种处理淹水深度虽然减少 ,但是材料受淹水胁迫的时间比 V 1和 V2更长。因此 ,
影响李氏禾对水分胁迫适应力的因素至少包括水深和淹水持续时间 2个方面 。同时各参数至全出露后基
本处于 CK 的水平 ,说明根系受环境影响能重新建立动态平衡关系 ,逐渐适应新的生长环境 。
(4)植物适应逆境的原因是多方面的 ,要获得科学全面的结论 ,还要必须运用多种手段 、多角度探讨。
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·55·第 7 卷 第 4 期:农学 朱桂才等:李氏禾根系生长对淹水胁迫及解除的响应 　
availability had branching patterns , not the herring bone-like roo t sy stems like other
plant species under low phosphate availability.The allomet ric indexes were less than 1
under all phosphate t reatment , suggesting that main biomass were allocated to shoo ts.
Key words:phosphate deficiency;roo t system architecture;allometry
052 Response of Leersia herxandra Root Growth Status Subjected to Flooding Stress and Re-
scission
ZHU Gui-cai 　 Col leg e o f Hort iculture and Gard ening ,Y angtz e Universi ty , Jing zhou , H ubei 434025 , Ch ina;
Col leg e o f Li fe S ciences , SunY atsen Universi ty , Guangzhou , Guangdong 520075 , China
GAO Shu-jie 　(Taiz i Mountain Forest A dminist rat ion Bureau o f H ubei Province , J ingmen , Hubei 431822 , Ch ina)
ZHANG xia 　(Col lege o f Hort icul tur e and Garden ing ,Y ang tz e Un iver sity , J ing zhou , H ubei 434025 , China)
Abstract:Leersia herxandra was a kind of g rass with high survival rate under condition
of submerging and drought.Five t reaments were simulated , which were g rowing in test
field w ithout cont roling (CK), waterlogged (V1), submerging (V2), raising f rom bot-
tom to middle after submerging (V3)and revelation af ter submerging (V4).The root
grow th parameters of L.herxandra were mensurated under condition of the above-s tated
5 t reaments.Results showed that:(1)The roo t length , roo t lenpervol , root surfarea and
root projsurfarea of L.herxandra were dynamically subjected to flooding stress and re-
scission of stress , and their value were V1>CK>V2>V3>V4.Moreover the value of
V1 were mo re sig nificant than those of the other treaments.(2)The roo t leng th and the
root lenpervol of L.herxandra subjected to V2 were 3 times of that subjected to V 1 , but
the differences betw een V2 ,V3 and CK were not significant.(3)The root avgdiam value
of L.her xandra were V2>V1>CK>V3>V4.Both value of V1 and V2 were sig nifi-
cantly more than CK , while the differences betw een V2 and V 1 were not sig nificant.A l-
so there were not significant differences betw een V3 , V4 and CK.(4)The rootvolume
value of L.herxandra were V1>V2>CK>V3>V4 , and differences among V1 and o th-
er treaments w ere the ex tremely sig nificant.Both the rootvolume value of V3 and V4
were sig nificantly low er than those of V2 and CK.
Key words:Leersia herxandra;f looding st ress;stress rescission;root g row th parameters
056 Study on Effect of Acetochlor and Atrazine Mixture Spraying over Soil on Security of Mil-
let [ Setaria italica (L.)Beauv.] by Matalaxy Wrapping Seed
CHENGLiang 　 Shan xi Vocat ional Insti tute o f Bio-App licat ion techno logy , Depar tment o f
B io logical pharmaceu tical en gineer ing , Taiyuan , Shan xi 030031 , China
Abstract:The morphology indexes and physiology indexes of millet which was w rapped
by matalaxy and diatomite and planted in soil sprayed w ith acetochlo r and atrazine were
stndied.In addition , the effects on millet s safety in this condition were discussed.One
month after the soil w as sprayed w ith mixture of acetochlor and at razine , millet seeds
w rapped by matalaxy(0.6%)and diatomite w ere planted.The results showed that matal-
axy could alleviate the phy totoxicity of the mixture of acetochlor and at razine to millet ,
and the millet yield increased.
Key words:matalaxy;mix ture of acetochlor and atrazine;millet [ Setar ia italica(L.)
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