細(xì)根生長動態(tài)能夠反映植物捕獲水分和養(yǎng)分的能力，也能反映植物平衡不同器官間的碳分配能力，還能反映植物適應(yīng)變化氣候條件的能力。但相比植物地上部分生長動態(tài)，細(xì)根生長動態(tài)知之甚少，特別是細(xì)根生長季節(jié)性動態(tài)和年際動態(tài)。所以提升控制環(huán)境條件下細(xì)根生長季節(jié)性動態(tài)的認(rèn)識能力，對于評估植物資源分配和地下凈初級生產(chǎn)力是很重要的。

吸收細(xì)根是指未木質(zhì)化的、短命的、直徑非常小的、分泌初生代謝產(chǎn)物和次生代謝產(chǎn)物的、靠近根尖的根系片段，這種短命結(jié)構(gòu)對于資源捕獲和微生物互作非常重要。吸收細(xì)根生長動態(tài)可能會受到諸多內(nèi)因和外因的影響，內(nèi)因如在生長葉片、繁殖器官等時，受不同器官間對碳水化合物的競爭影響，細(xì)根的生產(chǎn)力會降低；外因如干旱、水澇、低溫、低養(yǎng)分可利用環(huán)境等，細(xì)根的生產(chǎn)力會降低。諸多因素相互作用，最終形成了細(xì)根生長速率的峰谷變化。

但是因諸多原因限制，例如觀測方法，目前關(guān)于細(xì)根生長周期性的研究成果是非常有限的。而在眾多觀測方法中，微根管/窗法是倍受根系研究者青睞和接受的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以按照固定時間間隔定期直接借助圖像觀測細(xì)根的生長動態(tài)，但是缺點(diǎn)在于從圖像中提取根長、根直徑等形態(tài)參數(shù)是一項非常費(fèi)時費(fèi)力的工作，尤其是觀測頻率較高、時間較長時，以至于獲取細(xì)根生長季節(jié)性動態(tài)和年際動態(tài)是非常困難的。

為了了解采用微根管/窗法開展細(xì)根動態(tài)研究現(xiàn)狀，于2021年11月27日，采用“minirhizotron”和“root dynamic”兩個主題詞在Web of Science中檢索，僅得到402條檢索結(jié)果（只以“minirhizotron”為主題詞會多一些），從1989年-2021年，平均每年僅發(fā)表12.18篇文章。這個檢索結(jié)果相信很多根系研究者都會覺得不可思議，這樣的產(chǎn)出與觀測設(shè)備的擁有量是不匹配的。有設(shè)備，但是沒有產(chǎn)出，這是根系動態(tài)研究面臨的現(xiàn)狀。

要突破這種現(xiàn)狀，首先需要確定根系動態(tài)觀測參數(shù)，不同參數(shù)的觀測難易程度是不一樣的，比較經(jīng)典的參數(shù)有細(xì)根生長速率、累積細(xì)根生長速率、死根死亡速率、累積細(xì)根死亡速率、中值壽命/周轉(zhuǎn)率、根尖數(shù)等。細(xì)根生長速率、累積細(xì)根生長速率、死根死亡速率、累積細(xì)根死亡速率、中值壽命/周轉(zhuǎn)率的提取，詳見Germon等（Germon, 2016）以“Unexpected phenology and lifespan of shallow anddeep fine roots of walnut trees grown in a silvoarable Mediterranean agroforestrysystem”為題發(fā)表于Plant Soil的文章，這篇文章的作者團(tuán)隊利用微根管法在地中海地區(qū)開展了系統(tǒng)性的工作，也算得上是微根管法的經(jīng)典應(yīng)用案例，曾在各種場合反復(fù)推薦。

最近，Withington等（Withington et al., 2021）以“Remarkable Similarity in Timing of AbsorptiveFine-Root Production Across 11 Diverse Temperate Tree Species in a CommonGarden”為題，在Frontiers in Plant Science上發(fā)表了利用微根管法獲取圖像，以一級吸收根和二級吸收根為研究對象，采用每個圖幅的細(xì)根數(shù)量作為細(xì)根生長指標(biāo)，觀測了11種溫帶樹種（5種常綠樹種和6種落葉樹種）的細(xì)根生長動態(tài)，分析了土壤35cm厚土層中一級細(xì)根和二級細(xì)根的物候和生長，以及每月和全年的細(xì)根生長，并建立細(xì)根生長動態(tài)與年降雨量關(guān)系。發(fā)現(xiàn)大多數(shù)樹種和觀測年的細(xì)根生長的主峰或最大峰值出現(xiàn)在六到九月間，且在大多數(shù)觀測年份，所有物種的細(xì)根生長物候是相對一致的。相比濕潤年份，干旱年份的所有樹種的細(xì)根生長都減低至少75%。年累積根長生長與生長年前一年的降雨量有著比生長年降雨量更強(qiáng)的相關(guān)性，表明根系對降雨的響應(yīng)有時滯效應(yīng)。

圖1 2000-2002年11種溫帶樹種細(xì)根根長生長的季節(jié)性動態(tài)

圖2 2005-2007年11種溫帶樹種細(xì)根根長生長的季節(jié)性動態(tài)

表1 11種溫帶樹種吸收細(xì)根的年根長生長

表2 基于前一年的平均降雨量預(yù)測11個溫帶樹種年細(xì)根根長生長

參考原文

Jennifer M. Withington, Marc Goebel1, Bartosz Bu?aj, Jacek Oleksyn, Peter B. Reich， David M. Eissenstat1（2021）. Remarkable Similarity in Timing of Absorptive Fine-Root Production Across 11 Diverse Temperate Tree Species in a Common Garden. Frontiers in Plant Science, 11, 623722, 1-14. doi:10.3389/fpls.2020.623722.