溫度變化對植物根構型和根系間相互作用的影響

《溫度變化對植物根構型和根系間相互作用的影響》是依託中山大學，由方素琴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：溫度變化對植物根構型和根系間相互作用的影響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：方素琴
• 依託單位：中山大學

中文摘要

溫度是影響植物生長的重要因子，隨著全球氣候變暖，溫度變化對植物的影響受到廣泛關注，但以往大部分研究都集中在溫度對植物地上部分的影響，缺乏溫度對根系的影響研究。根系在生長介質中的空間分布，即根構型，可顯著影響養分水分的吸收利用，並會隨周圍環境作相應調整。根系對相鄰植株具有識別能力，根系間相互作用與植物在物種水平的親緣關係有緊密聯繫。本項目擬以近期建立的廣東省黑石頂50公頃大樣地和海南省尖峰嶺60公頃大樣地為研究基地，選取樣地內代表性常見樹種和稀有樹種為研究對象，利用透明栽培系統結合根系原位觀測系統，在不同溫度條件下，對根系生長進行原位動態觀測，利用三維重建技術，實現對根構型和根系間相互作用的定量計算和分析並探討其受溫度變化的影響，闡明其作用機制。同時通過對地上部植物功能性狀及生物量等的測定，研究溫度變化對根系性狀與地上部植物功能性狀及生物量之間關聯性的影響並探討其對植物種群更新和維持的影響。

結題摘要

溫度是影響植物生長的重要因子，以往大部分研究都集中在溫度對植物地上部分的影響，缺乏溫度對根系,特別是根構型的影響研究。根構型是指根系在生長介質中的空間分布，顯著影響植物營養物質的吸收利用，並會隨周圍環境作相應調整。本研究從廣東省黑石頂選取若干種不同生活型的熱帶-亞熱帶植物，結合原位透明三維栽培系統，在5種溫度梯度下(包括高溫和低溫)，對不同生活型植物根系生長進行原位動態觀測，並以其中一部分植物為中心物種原位觀察根系間的相互作用。同時聯繫地上部分性狀，從植物整體探討溫度變化如何影響植物生長，如何通過影響根系間相互作用來影響植物生長，從而影響植被的結構。主要獲得以下結果：（1）溫度升高對不同生活型植物根系影響不同。草本黃麻在低溫下具有更大的根系，主要體現在根寬和根深增加；灌木光莢含羞草在高溫下具有更大的根系；而溫度對喬木光葉紅豆根系幾乎沒有影響。根構型性狀比根系生物量更易受溫度的影響，說明根構型的可塑性在植物適應溫度變化中起重要作用，根系的生長對植物的生長發育至關重要。（2）根寬和根深生長動態擬合和透明栽培系統直接觀察植物側根發育的結果發現溫度不僅影響根系最終大小，還會影響根系的生長動態。高溫會縮短植物完成某一生長階段的時間，全球變暖可能通過改變根系動態甚至根系物候，從而改變植物群落地下部分競爭格局。（3） 溫度不僅影響根系相互作用的強度還影響根系作用的方向。光莢含羞草與光葉紅豆互作在所有溫度處理下均表現為促進生長，但在22℃下促進效果最明顯。光莢含羞草在34℃下根長、根深和根寬最大，導致對黃麻的負相互作用最強。全球變暖使一些根系更適應高溫的植物更具競爭優勢。綜上，植物根系可塑性在植物適應全球變暖起重要的作用。不同植物根系對溫度變化的回響不同，全球變暖會使高溫下具有較大根系的植物更具競爭優勢。不僅植被的生產力，而且植被資源分配結構受到全球變暖的影響。溫度變化對根系間相互作用的影響不容忽視。