根系功能性狀研究

師斌

【摘? 要】概括介紹國內外對植物根系功能性狀研究方向

【關鍵詞】根系功能性狀;環境;氣候

植物根系通過吸收土壤養分及水分形成了“土壤、植物、大氣”的連續體，在生態系統能量流動和物質循環過程中發揮著重要作用，根系的形態結構、大小、分布范圍等直接決定著植物對土壤資源的吸收和利用能力。植物根系作為與環境的主動界面，在土壤資源獲取和物種相互作用中起著關鍵作用。

1與土壤之間的關系

植物根系的生長受土壤養分的調控，土壤作為根系直接接觸的生長環境，其養分含量在植物根系碳水化合物分配過程中起到決定性作用，這也使得植物根系的結構和功能因土壤養分含量的不同而產生差異[1-2]。當土壤中養分的有效性增加時，根系的形態和解剖結構會發生一系列變化，這些變化會使得細根從土壤中吸收養分和水分的效率增加，從而更好地生長發育。土壤水分是制約根系發育的一個重要環境因素，而根系功能性狀是其對外界環境適應的直接體現，最終影響其抗旱能力[3]。大量研究表明，缺水環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境中生長發育[4]。當土壤中N有效性較高時，根系皮層厚度降低，而在低N有效性下細根皮層厚度增加，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胞生理活動的酶和調節細胞分裂生長的激素濃度及其比例，由此導致了林木細根皮層厚度的增加或減少[5]。

2與降水之間的關系

植物的根系分布范圍和根系深度對植物獲取水分的方式以及植物的水分生理響應和適應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的降水模式[6]。一些氣候變化模型預測干旱地區未來降水量將增加[7]，這將進一步影響群落結構和聚集。鑒于功能性狀在草地植物對降水變化響應中的預測能力[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策略與地理環境之間的關系[9]。Ehleringer S等認為在降水驅動的干旱區生態系統中，植物的表現型同植物所依存的主要環境水資源存在密切關系，如植物以深層土壤水為主要水源，植物表現型為深根系，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境組分的相互作用的深入了解，是現如今對生態學研究先決條件。

3與氣候之間的關系

大尺度或是區域尺度上氣候和性狀關系的研究，多是關于氣候梯度下，植被根系的性狀差異或性狀對不同氣候類型的響應[11]。其中氣候因子一般包含溫度（如年均溫、生長積溫、最高月均溫等）、降水（降水量、潛在蒸散、空氣濕度）、光照（太陽輻射）、降水（降水量、潛在蒸散、空氣濕度）、光照（太陽輻射）等。SUN Q提出，在草本植物中，光可經過內光環境，通過光敏色素調節，而從地上部傳到根系，并對其生長發育進行調節[12]。李進等提出適當延長光照時間（增加光量）有利于甜椒生根[13]。劉志民等提出，在燕麥試驗中，藍光和紫光照射的植株較矮，但其根系卻比對照組發達[14]。

4展望

植物地下部分是生態系統的主要組成部分，是當今生態學研究的重要領域。草原生態系統地下生產力與根系功能性狀變化是草原退化演替的重要指標。地下部分功能性狀的定量表達，建立植被功能性狀與土壤保持功能的定量關系，實現植被功能性狀與土壤保持功能特征的動態鏈接，根系功能性狀對全面準確的解釋生態因子的機制，作用將會越來越顯著。

參考文獻：

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[12]Sun Q，Yoda K，Suzuki H：Internal axial light conduction in the stems and roots of herbaceous plants. Journal of Experimental Botany 2005，56（409）.

[13]李進，顧繪，許逢美：環境因子對甜椒組培生根培養的影響. 辣椒雜志 2004（04）：36-37.

[14]劉志民，楊甲定，劉新民：青藏高原幾個主要環境因子對植物的生理效應. 中國沙漠 2000（03）：78-82.

（作者單位：寧夏銀川西夏區寧夏大學文萃校區）