根系吸水机理研究进展

植物根系除支撑和固定其地上部这一力学功能外的一个重要功能就是从土壤中吸收水分和养分以满足植物地上部生长所需.表征植物根吸水能力的一个重要的水力学参数是水力导度(用单位时间单位面积的水流速率来表示),可在细胞(细胞水力导度)、单根和整株根系水平上来表达,其中单根导度可分为径向导度和轴向导度,仅径向导度反映了单根吸收水分的能力,而轴向导度则反映了植物根系输导水分的能力,但在整株根系水平上则以通过整个根系的水流通量与根木质部和根表土壤间的水势差之比来表示,既包括径向导度也包括轴向导度.近年来,对植物根系吸水或根水力导度研究已取得了许多重要进展,这对阐明根系吸水机理和地上地下部关系起到了重要作用.下面做一简要综述.1　根系吸收水分的主要部位根系吸水的部位一般认为在距根尖10～100ｍｍ的区域内,这种看法是基于解剖上的证据.从根表面到根中心,依次为根表皮、下表皮、皮层、内皮层、中柱,其中根表皮是有最高吸收活性的根区,但一般仅可存活几天,而内皮层将皮层和中柱分开形成了根内侧的一个界面,老根一般有周皮或栓质化的内皮层,有很强的不透水性(即阻力很大).但Ｓａｎｄｅｒｓｏｎ[1]对大麦的研究发现,虽然老根区内重度栓化的内皮层已...

压力室测定根系导水率方法探讨

用压力室连续测定了玉米根系升压和降压过程的导水率。结果表明 ,降压过程测得的根系导水率显著大于用升压过程的 ,并且前者的相关系数大于后者。这种差异是由于这两个过程中质外体途径细胞壁空间充水量不同造成的。开始升压时 ,由于细胞壁空间含水量低 ,质外体途径阻力大 ,导致非结构阻力 ;随着压力的升高 ,细胞壁空间含水量增大 ,质外体途径导度增大 ,减小甚至可以消除非结构阻力。降压法可以使根系快速复水 ,消除传统方法因长时间复水所致根结构的改变。建议用降压法测定根系导水率

容器苗质量评定指标的研究

In this paper,the assessing indices of container seedlings quality were synthesized in accordance with growth and physiological factors. The results showed that the seedling quality might be determined by the dormancy state of terminal bud,nutrient condition of plant,and the state of root system. The critical quality indices should include stem diameter at soil surface,dry weight of terminal bud,and soluble sugar content. Moreover,some indices such as root system vitality and dry weight of plant were also important.

Observation and modeling for terrestrial processes in alpine meadow

The water-heat transfer process between land and atmosphere in Haibei alpine meadow area has been systematically observed. A multi-layer coupling model for land-atmosphere interaction was presented with special attention paid to the moisture transfer in leaf stomata under unsaturated condition. A profound investigation on the physical process of turbulent transfer inside the vegetation has been performed with a revised formula of water absorption for root system. The present model facilitates the study of vertically distributed physical variables in detail. Numerical simulation was conducted according to the transfer process of Kinesia humility meadow in the area of Haibei Alpine Meadow Ecosystem Station, CAS. The calculated results agree well with observation.

K1 of Chevalley groups are nilpotent

Abstract Let F be a reduced irreducible root system and R be a commutative ring. Further, let G(F,R) be a Chevalley group of type F over R and E(F,R) be its elementary subgroup. We prove that if the rank of F is at least 2 and the Bass-Serre dimension of R is finite, then the quotient G(F,R)/E(F,R) is nilpotent by abelian. In particular, when G(F,R) is simply connected the quotient K1(F,R)=G(F,R)/E(F,R) is nilpotent. This result was previously established by Bak for the series A1 and by Hazrat for C1 and D1. As in the above papers we use the localisation-completion method of Bak, with some technical simplifications.

Uptake, translocation and transformation of arsenate and arsenite in sunflower (Helianthus annuus):formation of arsenic-phytochelatin complexes during exposure to high arsenic concentrations

The aim of the study was to determine the time-dependent formation of arsenic-phytochelatin (As-PC) complexes in the roots, stems and leaves of an arsenic-nontolerant plant (Helianthus annuus) during exposure to 66 mol l(-1) arsenite (As(III)) or arsenate (As(V)). We used our previously developed method of simultaneous element-specific (inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS) and molecular-specific (electrospray-ionization mass spectrometry, ES-MS) detection systems interfaced with a suitable chromatographic column and eluent conditions, which enabled us to identify and quantify As-PC complexes directly. Roots of As-exposed H. annuus contained up to 14 different arsenic species, including the complex of arsenite with two (gamma-Glu-Cys)(2)-Gly molecules [As((III))-(PC(2))(2)], the newly identified monomethylarsonic phytochelatin-2 or (gamma-Glu-Cys)(2)-Gly CH(3)As (MA((III))-PC(2)) and at least eight not yet identified species. The complex of arsenite with (gamma-Glu-Cys)(3)-Gly (As((III))-PC(3)) and the complex of arsenite with glutathione (GSH) and (gamma-Glu-Cys)(2)-Gly (GS-As((III))-PC(2)) were present in all samples (roots, stems and leaves) taken from plants exposed to As. The GS-As((III))-PC(2) complex was the dominant complex after 1 h of exposure. As((III))-PC(3) became the predominant As-PC complex after 3 h, binding up to 40% of the As present in the exposed plants. No As-PC complexes were found in sap (mainly xylem sap from the root system), in contrast to roots, stems and leaves, which is unequivocal evidence that As-PC complexes are not involved in the translocation of As from root to leaves of H. annuus.

Environmental factors, clipping and fire: effects on cerrado (Brazilian savanna) native and invasive grasses

The Brazilian Cerrado houses a hugely diverse biota and is considered a conservation hotspot. One of the greatest threats to the integrity of this ecosystem is introduced African grasses, which can competitively exclude native grasses and cause changes in the microclimate and other disturbances. The Cerrado is a mosaic vegetation that provides different combinations, both spatially and temporally, of conditions that can become natural stressors to the herbaceous vegetation (water, nutrient and light availability). These mosaics are reflected in differences in relationships among native and invasive species, affecting competition and creating situations (place/season) that are more, or less, susceptible to invasion. The present study aimed to identify the different biological responses of native (Aristida recurvata, Aristida setifolia, Axonopus barbigerus, Echinolaena inflexa, Gymnopogon spicatus, Paspalum gardnerianum, Paspalum stellatum, Schizachyrium microstachyum, Schizachyrium sanguineum) and invasive (Melinis minutiflora and Andropogon gayanus) grasses to variations in natural stressors and to disturbance (fire and clipping), in order to understand changes in ecosystem functioning and competition processes between the grasses, and to understand invasion dynamics in this ecosystem. The presence of invasive species proved to affect the ecosystem functioning by increasing soil feeding activity. These differences were no longer observed in the dry season or when fires were frequent, showing that water availability and fire are more detrimental to soil feeding activity than is the vegetation. Laboratory experiments showed that both drought and flood simulated scenarios damaged both species, although the invasive species performed better under all watering conditions and responded better to fertilization. Underlying mechanisms such as the efficiency of photosynthesis and antioxidant mechanisms helped to explain this behavior. The invasive species grew faster and showed less cellular damage and a healthier photosystem, reflected in higher assimilation rates under stress. These differences between the native and invasive species were reduced with clipping, especially in dry soil with no fertilization, where the native species recovered better in relation to the pre-clipping levels. Flooding was as stressful as drought, but the invasive species can bypass this issue by growing an extensive root system, especially in the better-drained soils. Fire is more detrimental than clipping, with a slower recovery, while post-fire temperatures affect the germination of both invasive and native seeds and may be an important factor influencing the persistence of a diverse biota. This approach will finally contribute to the choice of the appropriate management techniques to preserve the Cerrado’s biodiversity.

Effet de l’irrigation par l’eau usée sur la biomasse aérienne et souterraine d’une culture intensive de saules en courtes rotations

Le but de cette étude est de comprendre l’effet d’une irrigation par les eaux usées et /ou de la fertilisation par les engrais chimiques sur la productivité aérienne et souterraine d’une plantation de saule Salix miyabeana SX67 en CICR dans un contexte de filtre végétal. Nous avons d’une part évalué l’impact de diverses doses d’eau usées et/ou de la fertilisation minérale sur les rendements en biomasse ligneuse d’une culture de saules au cours d’un cycle de croissance de deux ans. D’autre part et pour la même période nous avons comparé le développement racinaire (biomasse, morphologie et distribution dans le sol) suite aux divers traitements. Les résultats ont montré qu’au terme de deux ans de croissance, les traitements par les eaux usées aussi bien que celle par les engrais a permis l’augmentation des rendements de la biomasse aérienne de notre culture de saules avec un effet plus prononcé suite au traitements des eaux usées qu’à celui du fertilisant chimique. Nous avons mesuré des productivités en biomasse aussi élevées que 39,4 Mg ha-1 et 54,7 Mg ha-1 et ce pour les parcelles qui ont reçu la plus grande quantité d'eaux usées, respectivement pour les saules non fertilisé et fertilisé (D3-NF et D3-F). La majeure partie du système racinaire était en superficie avec 92-96% des racines (racine fine et racine grosse) concentrées dans les premiers 40 cm de sol et nous avons trouvé que la biomasse des racines fines était comprise entre 1,01 et 1,99 Mg ha-1. Généralement la fertilisation chimique n’a pas eu d’effet sur les rendements en biomasse des racines totales et/ou fines. Bien que l’irrigation par les eaux usées ait entraîné une réduction statistiquement significative de la biomasse racinaire, néanmoins cette réduction n'était pas linéaire (avec une réduction de la biomasse de D0 à D1, une augmentation de D1 à D2 pour réduire de nouveau de D2 à D3). Cette tendance porte à penser qu'au-delà d'une certaine quantité d'eau et de nutriments (suite à l’irrigation par les eaux usées), le développement du système racinaire des saules est affecté négativement, et bien que la biomasse aérienne soit restée élevée sous le traitement D3, nous pensons que le développement de la plante a été quelque peu déséquilibré. Aucun changement significatif n'a été constaté dans les traits morphologiques liés à l'irrigation par les eaux usées.

Séquestration du carbone atmosphérique dans la biomasse racinaire de plantations de saules

Le cycle du carbone (C) est, depuis la révolution industrielle, déstabilisé par l’introduction dans l’atmosphère de C autrefois fossilisé. Certaines mesures de mitigation prometteuses impliquent la séquestration accrue du CO2 atmosphérique dans les sols via le développement du réseau racinaire des arbres. Ce projet de recherche visait à : 1) quantifier la biomasse racinaire ligneuse produite annuellement par unité de surface par le Salix miyabeana cultivé en régie intensive à courtes rotations, 2) doser la concentration en C et en N des racines de saule en fonction de leur profondeur et de leur diamètre et 3) déterminer l’influence des propriétés pédoclimatiques du milieu sur la séquestration du carbone organique (Corg) par les racines. Pour y arriver, six souches de saules ont été excavées à partir de huit sites (n=48) et neuf carottes de recolonisation ont été implantées à cinq sites (n=45) pour évaluer la productivité racinaire fine. Les échantillons séchés ont été pesés pour quantifier la biomasse racinaire produite, et ont été analysés pour le C et le N. La productivité en biomasse racinaire ligneuse du saule en plantation pour tout le réseau d'échantillonnage varie de 0,7 – 1,8 Mg/ha/an. La proportion de C dans la biomasse racinaire s’étend de 31,3% à 50,4% et sa variance dans les tissus est expliquée par le diamètre racinaire et par les conditions environnementales des sites de provenance. Les conditions climatiques constituent la principale influence sur la production de biomasse racinaire. La variance de la biomasse racinaire est significativement contrôlée (p :0,004) par la quantité de précipitation de l’été et de l’année qui contrôlent ensemble 83,4 % du r2 ajusté. La précipitation de l’été est inversement liée à la productivité racinaire puisque les protéines expansines des racines sont stimulées par les carences hydriques du sol. La production de racines fines des plantations (1,2 à 2,4 Mg/ha/an) est, elle, plus fortement contrôlée par les conditions pédologiques du site qui expliquent 36,5% de la variance de productivité des racines fines contre 37,5% de la variance expliquée par les facteurs pédoclimatiques. Le P et le N du sol ont des rôles prépondérants sur la production de racines fines. Une disponibilité en P accrue dans le sol stimule la biomasse racinaire fine alors qu’une quantité supérieure de N dans le sol limite la croissance racinaire tout en favorisant la croissance des parties aériennes de la plante. Ce projet a permis d’améliorer notre compréhension des conditions pédologiques et climatiques qui engendrent, au Québec méridional, une productivité et une séquestration en Corg accrue dans le réseau racinaire du saule.

Effects of diverse plant species on the bioavailability of contaminants in soil

La phytoremédiation constitue une technologie alternative pour le traitement de sols contaminés en métaux. Toutefois, la biodisponibilité des métaux dans le sol peut limiter l’efficacité de cette approche. Nous émettons l’hypothèse que diverses espèces de plante, caractérisées par systèmes racinaires différents, peuvent affecter différemment la biodisponibilité des éléments traces (ET) dans le sol. Une étude utilisant un dispositif expérimental en bloc aléatoire complet avec cinq réplicats a été conduite entre le 6 juin et le 3 septembre 2014, sur le site du Jardin botanique de Montréal. Dans ce contexte, l’impact de la présence de huit espèces de plantes, herbacées ou ligneuses, sur le pool labile de six métaux (Ag, Cu, Pd, Zn, Ni et Se) dans la rhizosphère de celles-ci a été étudié. Après trois mois de culture, la biomasse aérienne et souterraine de chaque espèce a été mesurée et la concentration en ET dans les tissus des plantes a été analysée. La fraction labile de ces ET dans la rhizosphère (potentiellement celle qui serait biodisponible) de même que d’autres paramètres édaphiques (le pH, la conductivité, le pourcentage de matière organique et le carbone organique dissous (COD)) ont aussi été mesurés et comparés en fonction de la présence d’une ou l’autre des espèces utilisées. Les résultats montrent que pour la plupart des plantes testées, les plus fortes concentrations en ET ont été trouvées dans les racines alors que les plus faibles niveaux s’observaient dans les parties aériennes, sauf pour le Ni dans le Salix nigra. Ceci suggère que le Ni peut être extrait du sol par des récoltes régulières des tiges et des feuilles de cette espèce de saule. Les pools labiles de l’Ag, Ni et du Cu dans la rhizosphère étaient significativement et différemment affectés par la présence des plantes. Toutefois, la présence des plantes testées n’a pas affecté certains paramètres clés de la rhizosphère (ex. le pH, conductivité, et le pourcentage de matière organique). À l’opposé, les niveaux de COD dans la rhizosphère de toutes les plantes testées se sont révélés supérieurs en comparaison des témoins (sols non plantés). De plus, une corrélation positive a pu être établie entre la concentration disponible du Ni et la concentration en COD. Une relation similaire a été déterminée pour le Cu. Ceci suggère que certains systèmes racinaires pourraient modifier les niveaux de COD et avoir un impact indirect sur les pools labiles des ET dans le sol.

Field measurements of the CO2 evolution rate under different crops during an irrigation cycle in a mountain oasis of Oman

For millennia oasis agriculture has been the backbone of rural livelihood in the desertic Sultanate of Oman. However, little is known about the functioning of these oasis systems, in particular with respect to the C turnover. The objective was to determine the effects of crop, i.e. alfalfa, wheat and bare fallow on the CO2 evolution rate during an irrigation cycle in relation to changes in soil water content and soil temperature. The gravimetric soil water content decreased from initially 24% to approximately 16% within 7 days after irrigation. The mean CO2 evolution rates increased significantly in the order fallow (27.4 mg C m^−2 h^−1) < wheat (45.5 mg C m^−2 h^−1) < alfalfa (97.5 mg C m^−2 h^−1). It can be calculated from these data that the CO2 evolution rate of the alfalfa root system was nearly four times higher than the corresponding rate in the wheat root system. The decline in CO2 evolution rate, especially during the first 4 days after irrigation, was significantly related to the decline in the gravimetric water content, with r = 0.70. CO2 evolution rate and soil temperature at 5 cm depth were negatively correlated (r = -0.56,n = 261) due to increasing soil temperature with decreasing gravimetric water content.

Anàlisi de la capacitat de regeneració en estadis inicials del desenvolupament en diverses espècies mediterrànies del gènere Quercus

Aquest treball es centra en l'estudi de la regeneració vegetativa en els estadis inicials del desenvolupament de Quercus coccifera, Q. humilis, Q. ilex i Q. suber, analitzant la capacitat de rebrotada després de l'eliminació de la biomassa aèria. S'ha realitzat una descripció, a nivell histològic, de l'ontogènesi del nus cotiledonar des de l'embrió fins a la plàntula de mig any d'edat de Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex. Així mateix, s'ha analitzat el contingut de midó i de nitrogen a la primavera, l'estiu i l'hivern en diferents parts de les plàntules de les quatre espècies, avaluant, alhora, l'efecte de la tala. D'altra banda, també s'ha estudiat la biometria de les glans, la capacitat de germinació i el creixement de les plàntules de les quatre espècies de Quercus. A partir dels resultats s'ha comprovat que les glans de Q. suber, en general, són més grans, tant en diàmetre com en longitud, i tenen un pes superior, mentre que les de Q. ilex són més petites i pesen menys. En les quatre espècies estudiades, el pes de la llavor està determinat per la longitud i el diàmetre, si bé, també hi ha un cert efecte de l'espècie. Amb les dades obtingudes de les tres variables de la gla s'ha calculat una funció discriminant a partir de la qual es pot determinar, amb un alt grau d'encert, a quina espècie pertany una determinada gla coneixent la mida i el pes. En relació a la capacitat de germinació, en Q. coccifera i Q. ilex la germinació depèn del pes de la gla, mentre que en Q. humilis i Q. suber és independent. Així mateix, també s'ha comprovat que el pes de la llavor afecta positivament en el creixement de les plàntules de tres i sis mesos d'edat. Possiblement un major pes de la gla implica un contingut de substàncies de reserva més elevat, i per tant representa un major subministrament de nutrients cap a la planta, repercutint així en el seu creixement inicial. En plàntules de nou mesos d'edat ja no s'ha trobat relació entre el pes de la gla i el creixement de la planta, la qual cosa es podria explicar pel fet que les substàncies de reserva de la llavor s'han esgotat. Pel que fa al creixement de la plàntula, les plàntules de Q. ilex han tingut la major taxa de creixement per quasi totes les variables estudiades. En aquesta espècie, al principi de l'experiment la grandària de les plàntules ha estat baixa, però al final han crescut més que les de les altres espècies. Les plàntules de Q. coccifera han presentat la menor taxa. En les plàntules de les quatre espècies s'ha constatat, també, que la biomassa del sistema radicular és superior a la de l'aeri. Les plàntules de Q. coccifera i Q. humilis han tingut una relació BA/BR (biomassa aèria/biomassa radicular) més baixa que les de Q. ilex i Q. suber. En espècies mediterrànies s'ha relacionat sovint una baixa relació BA/BR com una adaptació a la sequera. No obstant això, Q. humilis és una espècie que viu en zones més humides que la resta d'espècies estudiades. En referència a la regeneració vegetativa, amb aquest estudi es demostra que les plàntules de les quatre espècies tenen una elevada capacitat d'emissió de rebrots, quan s'elimina la biomassa aèria per sobre la zona d'inserció dels cotilèdons. Tanmateix, el grau de supervivència difereix segons l'espècie i la intervenció. Així, per exemple, les plàntules de Q. ilex han presentat una major mortalitat tant en la primera com en la segona tala, mentre que en Q. humilis i Q. suber la supervivència de les plàntules ha disminuït després de talar dues vegades. En el cas de Q. coccifera el grau de supervivència és bastant similar tant en la primera com en la segona intervenció. La tala successiva afecta negativament al vigor dels rebrots en Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex. Ara bé, en el cas de Q. suber s'ha trobat que els rebrots emesos després de talar dues vegades han estat més grans que els obtinguts després d'una sola tala. Després de tallar la biomassa aèria per sobre la zona d'inserció dels cotilèdons, els rebrots s'originen a partir de les gemmes del nus cotiledonar. L'estudi de l'ontogènesi del nus cotiledonar ens ha permès de constatar que el patró de desenvolupament d'aquest en Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex és similar, però difereix del descrit per a Q. suber. En les tres primeres espècies el nus cotiledonar pràcticament no s'allarga i només es desenvolupen gemmes cotiledonars just en l'axil·la del pecíol cotiledonar. En aquest sentit, cal ressaltar que en el cas de Q. coccifera i Q. ilex les gemmes es formen després de germinar la gla, mentre que en Q. humilis i Q. suber són ja presents en l'embrió. Tal i com també s'ha descrit en Q. suber, en l'estadi de plàntula, en Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex a l'axil·la de la gemma cotiledonar proliferen noves gemmes, de tal manera que es formen plaques de gemmes. Les anàlisis del contingut de midó han permès de determinar que el sistema radicular de les plàntules de Q. coccifera, Q. humilis, Q. ilex i Q. suber conté aproximadament un 90% del midó de tota la planta. Concretament de les diferents fraccions del sistema radicular (nus cotiledonar, 11 pimers centímetres de l'arrel i resta de l'arrel) la major concentració de midó es troba ens els 11 primers cm de l'arrel, que en el cas de Q. suber correspon al nus cotiledonar. Quant a les estacions, a l'estiu la concentració de midó de la part aèria i radicular disminueix en Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex, si bé es recuperen a l'hivern. En canvi en el cas de Q. suber els nivells més baixos de midó s'han obtingut a l'hivern. La tala provoca una disminució dels nivells de midó, ja que una part d'aquest és mobilitzat per a la síntesi dels nous brots. En les quatre espècies la major proporció de midó mobilitzat és en els primers 11 cm de l'arrel, és a dir, el nus cotiledonar en el cas de Q. suber. Per tant, amb aquest estudi es reafirma que el nus cotiledonar de Q. suber és un lignotúber. Tanmateix, Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex no presenten cap lignotúber o estructura especialitzada en la rebrotada, si bé el fet de tenir gemmes i substàncies de reserva els confereix igualment una elevada capacitat per rebrotar. En relació al nitrogen, en les quatre espècies el sistema radicular presenta aproximadament el 70% del nitrogen total de la planta. A l'estiu, la concentració de nitrogen del sistema radicular de Q. humilis i Q. suber és més baixa que a l'hivern, mentre que en Q. coccifera i Q. ilex els valors són bastant similars en ambdues estacions. La tala no provoca una davallada dels nivells de midó, això possiblement es degui a que les plàntules van rebre continuament un aport de nitrogen a través de l'aigua de reg.

Ecological specificity of arbuscular mycorrhizae: evidence from foliar- and seed-feeding insects

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi have a variety of effects on foliar-feeding insects, with the majority of these being positive, although reports of negative and null effects also exist. Virtually all previous experiments have used mobile insects confined in cages and have studied the effects of one, or at most two, species of mycorrhizae on one species of insect. The purpose of this study was to introduce a greater level of realism into insect-mycorrhizal experiments, by studying the responses of different insect feeding guilds to a variety of AM fungi. We conducted two experiments involving three species of relatively immobile insects (a leaf-mining and two seed-feeding flies) reared in natural conditions on a host (Leucanthemum vulgare). In a field study, natural levels of AM colonization were reduced, while in a phytometer trial, we experimentally colonized host plants with all possible combinations of three known mycorrhizal associates of L. vulgare. In general, AM fungi increased the stature (height and leaf number) and nitrogen content of plants. However, these effects changed through the season and were,dependent on the identity of the fungi in the root system. AM fungi increased host acceptance of all three insects and larval performance of the leaf miner, but these effects were also season- and AM species-dependent. We suggest that the mycorrhizal effect on the performance of the leaf miner is due to fungal-induced changes in host-plant nitrogen content, detected by the adult fly. However, variability in the effect was apparent, because not all AM species increased plant N content. Meanwhile, positive effects of mycorrhizae were found on flower number and flower size, and these appeared to result in enhanced infestation levels by the seed-feeding insects. The results show that AM fungi exhibit ecological specificity, in that different. species have different effects on host-plant growth and chemistry and the performance of foliar-feeding insects. Future studies need to conduct experiments that use ecologically realistic combinations of plants and fungi and allow insects to be reared in natural conditions.

Can the study of natural vegetation succession assist in the control of soil erosion on abandoned croplands on the Loess Plateau, China?

In the Loess Plateau, China, arable cultivation of slope lands is common and associated with serious soil erosion. Planting trees or grass may control erosion, but planted species may consume more soil water and can threaten long-term ecosystem sustainability. Natural vegetation succession is an alternative ecological solution to restore degraded land, but there is a time cost, given that the establishment of natural vegetation, adequate to prevent soil erosion, is a longer process than planting. The aims of this study were to identify the environmental factors controlling the type of vegetation established on abandoned cropland and to identify candidate species that might be sown soon after abandonment to accelerate vegetation succession and establishment of natural vegetation to prevent soil erosion. A field survey of thirty-three 2 × 2–m plots was carried out in July 2003, recording age since abandonment, vegetation cover, and frequency of species together with major environmental and soil variables. Data were analyzed using correspondence analysis, classification tree analysis, and species response curves. Four vegetation types were identified and the data analysis confirmed the importance of time since abandonment, total P, and soil water in controlling the type of vegetation established. Among the dominant species in the three late-successional vegetation types, the most appropriate candidates for accelerating and directing vegetation succession were King Ranch bluestem (Bothriochloa ischaemum) and Lespedeza davurica (Leguminosae). These species possess combinations of the following characteristics: tolerance of low water and nutrient availability, fibrous root system and strong lateral vegetative spread, and a persistent seed bank.

Diversity in expression of phosphorus (P) responsive genes in Cucumis melo L.

Background: Phosphorus (P) is a major limiting nutrient for plant growth in many soils. Studies in model species have identified genes involved in plant adaptations to low soil P availability. However, little information is available on the genetic bases of these adaptations in vegetable crops. In this respect, sequence data for melon now makes it possible to identify melon orthologues of candidate P responsive genes, and the expression of these genes can be used to explain the diversity in the root system adaptation to low P availability, recently observed in this species. Methodology and Findings: Transcriptional responses to P starvation were studied in nine diverse melon accessions by comparing the expression of eight candidate genes (Cm-PAP10.1, Cm-PAP10.2, Cm-RNS1, Cm-PPCK1, Cm-transferase, Cm-SQD1, Cm-DGD1 and Cm-SPX2) under P replete and P starved conditions. Differences among melon accessions were observed in response to P starvation, including differences in plant morphology, P uptake, P use efficiency (PUE) and gene expression. All studied genes were up regulated under P starvation conditions. Differences in the expression of genes involved in P mobilization and remobilization (Cm-PAP10.1, Cm-PAP10.2 and Cm-RNS1) under P starvation conditions explained part of the differences in P uptake and PUE among melon accessions. The levels of expression of the other studied genes were diverse among melon accessions, but contributed less to the phenotypical response of the accessions. Conclusions: This is the first time that these genes have been described in the context of P starvation responses in melon. There exists significant diversity in gene expression levels and P use efficiency among melon accessions as well as significant correlations between gene expression levels and phenotypical measurements.