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植物根系觅食行为的功能生态学研究进展

2021-12-06张志铭周芮宸宋桃李孔德良钱建强赵勇

河南农业大学学报 2021年6期
关键词:植物研究

张志铭,周芮宸,宋桃李,孔德良,钱建强,赵勇

(河南农业大学林学院,河南 郑州 450002)

根系是植物主要养分吸收器官,在有限资源条件下,根系生长必须适应所处环境,才能使植物在生存和竞争中取得优势。土壤养分分布具有高度空间异质性[1-2],植物会通过根系形态和生理的一系列变化,如范围(scale)、精度(precision)和速度(rate)等,来应对土壤养分异质性[3-5],这被称为根系资源获取(也常被称为根系觅食)行为(foraging behavior)[6]。根系觅食行为影响植物获取和利用养分的能力,与根系构型密切相关,同时也决定植物生存、竞争以及群落稳定性等诸多方面[7]。

为获取更多土壤“资源”,取得生长优势,不同植物的根系觅食行为存在很大差异,体现对环境适应策略的多样性;植物根系除自身适应环境外,同时借助菌根真菌获取更多土壤资源。菌根真菌是植物根系与土壤真菌形成的共生体[8],其共生历史始自植物登陆陆地,至今已超4亿年。目前已发现80%以上的植物种(>90%植物科)能够与菌根真菌形成共生体[9];在此共生体中,植物为真菌提供碳水化合物,而真菌帮助植物吸收土壤养分和水分,表现为合作共赢关系[10]。19世纪末以来,生态学者不断探索菌根真菌与植物根系的共生机制,其中对丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的研究较多[11]。

根系觅食行为的影响因素众多,主要有土壤养分斑块属性(种类、强度、范围)、竞争植物、土壤微生物(菌根真菌)等[12]。生态学家提出多种学说来解释根系复杂而多样的觅食行为。揭示植物根系觅食行为,探究丛枝菌根真菌对根系觅食行为的影响机制,对于理解根系对复杂环境的适应策略,进一步认识植物群落构建及其对环境变化的响应十分必要。本……

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