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)。