根系功能性狀研究

師斌

【摘? 要】概括介紹國(guó)內(nèi)外對(duì)植物根系功能性狀研究方向

【關(guān)鍵詞】根系功能性狀;環(huán)境;氣候

植物根系通過吸收土壤養(yǎng)分及水分形成了“土壤、植物、大氣”的連續(xù)體，在生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)過程中發(fā)揮著重要作用，根系的形態(tài)結(jié)構(gòu)、大小、分布范圍等直接決定著植物對(duì)土壤資源的吸收和利用能力。植物根系作為與環(huán)境的主動(dòng)界面，在土壤資源獲取和物種相互作用中起著關(guān)鍵作用。

1與土壤之間的關(guān)系

植物根系的生長(zhǎng)受土壤養(yǎng)分的調(diào)控，土壤作為根系直接接觸的生長(zhǎng)環(huán)境，其養(yǎng)分含量在植物根系碳水化合物分配過程中起到?jīng)Q定性作用，這也使得植物根系的結(jié)構(gòu)和功能因土壤養(yǎng)分含量的不同而產(chǎn)生差異[1-2]。當(dāng)土壤中養(yǎng)分的有效性增加時(shí)，根系的形態(tài)和解剖結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一系列變化，這些變化會(huì)使得細(xì)根從土壤中吸收養(yǎng)分和水分的效率增加，從而更好地生長(zhǎng)發(fā)育。土壤水分是制約根系發(fā)育的一個(gè)重要環(huán)境因素，而根系功能性狀是其對(duì)外界環(huán)境適應(yīng)的直接體現(xiàn)，最終影響其抗旱能力[3]。大量研究表明，缺水環(huán)境能增加根系從外界吸收水分的表面積和體積，使得根系能在缺水環(huán)境中生長(zhǎng)發(fā)育[4]。當(dāng)土壤中N有效性較高時(shí)，根系皮層厚度降低，而在低N有效性下細(xì)根皮層厚度增加，主要原因是土壤中N有效性決定了根系中很大部分催化細(xì)胞生理活動(dòng)的酶和調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂生長(zhǎng)的激素濃度及其比例，由此導(dǎo)致了林木細(xì)根皮層厚度的增加或減少[5]。

2與降水之間的關(guān)系

植物的根系分布范圍和根系深度對(duì)植物獲取水分的方式以及植物的水分生理響應(yīng)和適應(yīng)特性起著決定性的作用。全球氣候變化正日益改變不同地區(qū)的降水模式[6]。一些氣候變化模型預(yù)測(cè)干旱地區(qū)未來降水量將增加[7]，這將進(jìn)一步影響群落結(jié)構(gòu)和聚集。鑒于功能性狀在草地植物對(duì)降水變化響應(yīng)中的預(yù)測(cè)能力[8]，基于功能性狀的研究可以深入了解植物沿降水梯度的適應(yīng)策略與地理環(huán)境之間的關(guān)系[9]。Ehleringer S等認(rèn)為在降水驅(qū)動(dòng)的干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中，植物的表現(xiàn)型同植物所依存的主要環(huán)境水資源存在密切關(guān)系，如植物以深層土壤水為主要水源，植物表現(xiàn)型為深根系，大根冠比;若以不定的降水為主要水分來源，則為淺根系，小根冠比[10]。植物功能性狀與其他環(huán)境組分的相互作用的深入了解，是現(xiàn)如今對(duì)生態(tài)學(xué)研究先決條件。

3與氣候之間的關(guān)系

大尺度或是區(qū)域尺度上氣候和性狀關(guān)系的研究，多是關(guān)于氣候梯度下，植被根系的性狀差異或性狀對(duì)不同氣候類型的響應(yīng)[11]。其中氣候因子一般包含溫度（如年均溫、生長(zhǎng)積溫、最高月均溫等）、降水（降水量、潛在蒸散、空氣濕度）、光照（太陽(yáng)輻射）、降水（降水量、潛在蒸散、空氣濕度）、光照（太陽(yáng)輻射）等。SUN Q提出，在草本植物中，光可經(jīng)過內(nèi)光環(huán)境，通過光敏色素調(diào)節(jié)，而從地上部傳到根系，并對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行調(diào)節(jié)[12]。李進(jìn)等提出適當(dāng)延長(zhǎng)光照時(shí)間（增加光量）有利于甜椒生根[13]。劉志民等提出，在燕麥試驗(yàn)中，藍(lán)光和紫光照射的植株較矮，但其根系卻比對(duì)照組發(fā)達(dá)[14]。

4展望

植物地下部分是生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分，是當(dāng)今生態(tài)學(xué)研究的重要領(lǐng)域。草原生態(tài)系統(tǒng)地下生產(chǎn)力與根系功能性狀變化是草原退化演替的重要指標(biāo)。地下部分功能性狀的定量表達(dá)，建立植被功能性狀與土壤保持功能的定量關(guān)系，實(shí)現(xiàn)植被功能性狀與土壤保持功能特征的動(dòng)態(tài)鏈接，根系功能性狀對(duì)全面準(zhǔn)確的解釋生態(tài)因子的機(jī)制，作用將會(huì)越來越顯著。

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（作者單位：寧夏銀川西夏區(qū)寧夏大學(xué)文萃校區(qū)）