北美枫香、中国枫香和臭椿的根系营养捕获形态塑性和生理塑性

• 作 者: 鲍喆
• 机 构: 北京师范大学
• 出 处: 北京师范大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 木本阔叶树 形态塑性 生理塑性 植物根系 营养捕获

植物的地下部分研究对于植物的生长、竞争和群落的动态等方面的研究都有重要意义。植物根系的主要功能之一是吸收养分和水，它能够主动地捕获土壤中的养分，并且对于具有时空异质性分布的土壤养分，根系能够产生塑性反应。塑性反应主要有四种，我们的研究着重探究根在时空异质性的养分环境中形态方面的变化(形态塑性)和生理功能方面的改变(生理塑性)两种。　　
本论文采用三种木本阔叶树-北美枫香、中国枫香和臭椿，利用温室单株种植实验来研究根系的塑性反应特征。在空间上，设置了均匀和区域富养斑块两种空间异质性处理；缓释和瞬时施放养分来构成稳定和脉冲变化两种养分时间异质性处理。通过测定植株相对斑块的细根生物量差异来衡量形态塑性，用15N稳定同位素方法来测定离子吸收速率来衡量生理塑性。特别观察生理塑性和时间异质性的养分斑块对于塑性的影响，因为二者在以往相关研究中了解很少。　　
结果表明，三种植物的根系在空间异质性的养分分布中都表现出显著的形态塑性，程度有所不同，中国枫香的形态塑性大于北美枫香，臭椿的形态塑性最小。臭椿在时间异质性的养分条件下，在缓释的斑块中形态塑性大于在瞬时斑块中的形态塑性；北美枫香则相反，在瞬时的养分条件下形态塑性表现更强烈；中国枫香对于时间异质性没有明显反应。生理塑性方面，北美枫香和中国枫香对于空间异质性分布的营养斑块表现出生理塑性，且在低营养浓度的区域的根离子吸收速率最高；臭椿在三个营养浓度斑块中吸收速率无显著差异，但在瞬时和稳定营养条件下产生生理塑性，且在瞬时的环境下离子吸收速率最高。实验基本支持了我们关于形态塑性和生理塑性的假设，但北美枫香不支持稳定斑块产生更高形态塑性、瞬时斑块产生更高生理塑性的推测。其他一些特性如比根长和根茎比在不同的营养处理之间也有显著的差异。生理塑性和形态塑性之间存在一定的权衡关系。