受全球變暖影響,干旱發(fā)生的頻率和其破壞力被預測會(huì )持續增加。理解植物適應干旱的策略和生理機制,有利于改進(jìn)農業(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整、根系分布深度變化和生理塑性等適應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(cháng)響應干旱脅迫仍缺乏統一認識。
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,呈現出快速死亡和高度形態(tài)塑性等特點(diǎn)。因毛竹具有非常大的經(jīng)濟價(jià)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(cháng)根系,地上部分生長(cháng)緩慢?;谇笆鰞牲c(diǎn)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(shí)驗材料,開(kāi)展了根系對不同干旱強度和干旱持續時(shí)間適應策略的探究性實(shí)驗。通過(guò)連續測量3個(gè)月的幼苗生長(cháng)、比根長(cháng)、根系構型(分形維數)、根系分枝角度、拓撲指數和非結構性碳水化合物濃度等指標,結果發(fā)現,1.干旱導致根和地上生物量均顯著(zhù)下降;2.干旱脅迫下,第一個(gè)月測得的比根長(cháng)下降,第三個(gè)月測得的比根長(cháng)增加,分形維數和分枝角度均減小,拓撲指數和非結構性碳水化合物濃度均增加;3.非結構性碳水化合物濃度與比根長(cháng)和拓撲指數呈正相關(guān),與分形維數和分枝角度呈負相關(guān)。結果表明,毛竹幼苗采用“簡(jiǎn)單、昂貴(低比根長(cháng)和高拓撲指數)”構型適應短期干旱(一個(gè)月),采用“廉價(jià)(高比根長(cháng))”構型適應長(cháng)期干旱(3個(gè)月);非結構性碳水化合物濃度增加在一定程度上支持了根系構型塑性。
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(cháng)、根系構型(分形維數)、根系分枝角度、拓撲指數等指標是通過(guò)加拿大Regent公司的根系分析軟件WinRHIZO Pro的相關(guān)功能測得,其中根系構型和拓撲指數是描述根系構型的常用參數。由于盆栽實(shí)驗的土壤體積相同,還可呈現單位土壤體積的根長(cháng)、根表面積、根生物量等參數。