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根系功能性状研究

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师斌

【摘?要】概括介绍国内外对植物根系功能性状研究方向

【关键词】根系功能性状;环境;气候

植物根系通过吸收土壤养分及水分形成了“土壤、植物、大气”的连续体，在生态系统能量流动和物质循环过程中发挥着重要作用，根系的形态结构、大小、分布范围等直接决定着植物对土壤资源的吸收和利用能力。植物根系作为与环境的主动界面，在土壤资源获取和物种相互作用中起着关键作用。

1与土壤之间的关系

植物根系的生长受土壤养分的调控，土壤作为根系直接接触的生长环境，其养分含量在植物根系碳水化合物分配过程中起到决定性作用，这也使得植物根系的结构和功能因土壤养分含量的不同而产生差异[1-2]。当土壤中养分的有效性增加时，根系的形态和解剖结构会发生一系列变化，这些变化会使得细根从土壤中吸收养分和水分的效率增加，从而更好地生长发育。土壤水分是制约根系发育的一个重要环境因素，而根系功能性状是其对外界环境适应的直接体现，最终影响其抗旱能力[3]。大量研究表明，缺水环境能增加根系从外界吸收水分的表面积和体积，使得根系能在缺水环境中生长发育[4]。当土壤中N有效性较高时，根系皮层厚度降低，而在低N有效性下细根皮层厚度增加，主要原因是土壤中N有效性决定了根系中很大部分催化细胞生理活动的酶和调节细胞分裂生长的激素浓度及其比例，由此导致了林木细根皮层厚度的增加或减少[5]。

2与降水之间的关系

植物的根系分布范围和根系深度对植物获取水分的方式以及植物的水分生理响应和适应特性起着决定性的作用。全球气候变化正日益改变不同地区的降水模式[6]。一些气候变化模型预测干旱地区未来降水量将增加[7]，这将进一步影响群落结构和聚集。鉴于功能性状在草地植物对降水变化响应中的预测能力[8]，基于功能性状的研究可以深入了解植物沿降水梯度的适应策略与地理环境之间的关系[9]。EhleringerS等认为在降水驱动的干旱区生态系统中，植物的表现型同植物所依存的主要环境水资源存在密切关系，如植物以深层土壤水为主要水源，植物表现型为深根系，大根冠比;若以不定的降水为主要水分来源，则为浅根系，小根冠比[10]。植物功能性状与其他环境组分的相互作用的深入了解，是现如今对生态学研究先决条件。

3与气候之间的关系

大尺度或是区域尺度上气候和性状关系的研究，多是关于气候梯度下，植被根系的性状差异或性状对不同气候类型的响应[11]。其中气候因子一般包含温度（如年均温、生长积温、最高月均温等）、降水（降水量、潜在蒸散、空气湿度）、光照（太阳辐射）、降水（降水量、潜在蒸散、空气湿度）、光照（太阳辐射）等。SUNQ提出，在草本植物中，光可经过内光环境，通过光敏色素调节，而从地上部传到根系，并对其生长发育进行调节[12]。李进等提出适当延长光照时间（增加光量）有利于甜椒生根[13]。刘志民等提出，在燕麦试验中，蓝光和紫光照射的植株较矮，但其根系却比对照组发达[14]。

4展望

植物地下部分是生态系统的主要组成部分，是当今生态学研究的重要领域。草原生态系统地下生产力与根系功能性状变化是草原退化演替的重要指标。地下部分功能性状的定量表达，建立植被功能性状与土壤保持功能的定量关系，实现植被功能性状与土壤保持功能特征的动态链接，根系功能性状对全面准确的解释生态因子的机制，作用将会越来越显著。

参考文献：

[1]Hendrick，Ronald，L.，Pregitzer，Kurt，S.：Patternsoffinerootmortalityintwosugarmapleforests.Nature1993.

[2]张立华，叶功富，侯杰：林木细根动态及其在矿质养分循环中的作用研究进展.福建林业科技2005，32（004）：155-159.

[3]潘晓迪，张颖，邵萌，马黎明，郭新宇：作物根系结构对干旱胁迫的适应性研究进展.中国农业科技导报2017，19（02）：51-58.

[4]宋凤斌，刘胜群：不同耐旱性玉米根系解剖结构比较研究.吉林农业大学学报2008（04）：377-381+393.

[5]NagelOW，KoningsH，LambersH：Theinfluenceofareducedgibberellinbiosynthesisandnitrogensupplyonthemorphologyandanatomyofleavesandrootsoftomato（Solanumlycopersicum）.PhysiologiaPlantarum2001，111（1）.

[6]TramblayY，BadiW，DriouechF，AdlouniSE，NeppelL，ServatE：Clima