受全球變暖影響，干旱發(fā)生的頻率和其破壞力被預(yù)測會持續(xù)增加。理解植物適應(yīng)干旱的策略和生理機制，有利于改進農(nóng)業(yè)和林業(yè)管理措施，降低氣候變化對植被的影響。

植物可采用根生物量調(diào)整、根系分布深度變化和生理塑性等適應(yīng)策略去避免遭受干旱脅迫或忍受干旱脅迫。但目前對根系生長響應(yīng)干旱脅迫仍缺乏統(tǒng)一認識。

幼苗階段是探究植物根系形成策略的關(guān)鍵階段，在不利環(huán)境條件下，呈現(xiàn)出快速死亡和高度形態(tài)塑性等特點。因毛竹具有非常大的經(jīng)濟價值、栽培意義和很強的資源競爭能力，且毛竹幼苗階段主要生長根系，地上部分生長緩慢。基于前述兩點原因，中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所楊振亞等選用毛竹幼苗為實驗材料，開展了根系對不同干旱強度和干旱持續(xù)時間適應(yīng)策略的探究性實驗。通過連續(xù)測量3個月的幼苗生長、比根長、根系構(gòu)型（分形維數(shù)）、根系分枝角度、拓撲指數(shù)和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物濃度等指標，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1.干旱導(dǎo)致根和地上生物量均顯著下降；2.干旱脅迫下，第一個月測得的比根長下降，第三個月測得的比根長增加，分形維數(shù)和分枝角度均減小，拓撲指數(shù)和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物濃度均增加；3.非結(jié)構(gòu)性碳水化合物濃度與比根長和拓撲指數(shù)呈正相關(guān)，與分形維數(shù)和分枝角度呈負相關(guān)。結(jié)果表明，毛竹幼苗采用“簡單、昂貴（低比根長和高拓撲指數(shù)）”構(gòu)型適應(yīng)短期干旱（一個月），采用“廉價（高比根長）”構(gòu)型適應(yīng)長期干旱（3個月）；非結(jié)構(gòu)性碳水化合物濃度增加在一定程度上支持了根系構(gòu)型塑性。

該研究成果以“Root Response of Moso Bamboo (Phyllostachys edulis (Carrière) J. Houz.) Seedlings to Drought with Different Intensities and Durations”為題，發(fā)表于Forests。

該研究成果涉及的比根長、根系構(gòu)型（分形維數(shù)）、根系分枝角度、拓撲指數(shù)等指標是通過加拿大Regent公司的根系分析軟件WinRHIZO Pro的相關(guān)功能測得，其中根系構(gòu)型和拓撲指數(shù)是描述根系構(gòu)型的常用參數(shù)。由于盆栽實驗的土壤體積相同，還可呈現(xiàn)單位土壤體積的根長、根表面積、根生物量等參數(shù)。
 

圖1. 干旱對根生物量、地上生物量和根冠比的影響

圖2. 干旱對根系形態(tài)的影響

圖3. 干旱對根系構(gòu)型的影響

圖4. 不同直徑級根長和比根長

圖5. 非結(jié)構(gòu)性碳水化合物濃度和組成

圖6. 非機構(gòu)性碳水化合物與比根長、拓撲指數(shù)、分枝角度和分形維數(shù)間的相關(guān)性

原文信息
Yang, Z.; Cao, Y.; Zhao, J.; Zhou, B.; Ge, X.; Li, Q.; Li, M. Root Response of Moso Bamboo (Phyllostachys edulis (Carrière) J. Houz.) Seedlings to Drought with Different Intensities and Durations. Forests 2021, 12, 50.

相關(guān)產(chǎn)品：
•根系分析系統(tǒng)——WinRHIZO

擴展閱讀：
•不同質(zhì)地土壤下植物根系的減蝕效應(yīng)
•方法很重要：幾種細根分解速率測量方法比較
•電容法和微根管法在根系動態(tài)研究中的運用
•根系物候研究仍然困難，但正在成為研究熱點