1、第48 卷第4期2 0 2.3 年7 月D0I:10.19750/ki.1001-9499.2023.04.004林业科技FORESTRY SCIENCE&TECHNOLOGYVol.488No.4Jul.2023不同乔木树种根系养分吸收策略的维度性差异*张玉慧谢芳闫国永*（曲阜师范大学生命科学学院，山东曲阜2 7 3 1 6 5）摘要：乔木细根在森林生态系统养分循环中扮演着重要的角色。在长期的进化过程中，不同地区的根系为了适应环境形成复杂的形态结构、化学组分和共生关系，导致了不同的养分吸收策略。本文综合前人的研究结果，对不同温度带的1 5 级细根的形态结构、化学组分和共生菌根类型特征进行分析
2、，从而总结预测不同温度带根系养分吸收策略以及指出地下根系生态学未来可能的研究方向。关键词：细根；乔木；菌根；养分吸收中图分类号：S718.4Dimensional Differences in Nutrient Uptake Strategiesof Roots of Different Tree SpeciesZHANG YuhuiXIE FangYAN Guoyong(School of Life Sciences,Qufiu Normal University,Shandong Qufu 273165)AbstractFine roots of trees play an importa
3、nt role in nutrient cycling of forest ecosystems.In thelong-term evolutionary process,the roots in different regions formed complex morphological structures,chemical components and symbiotic relationships in order to adapt to the environment,resulting in differentnutrient absorption strategies.Based
4、 on the previous research results,this paper analyzes the morphologicalstructure,chemical components and symbiotic mycorrhizal type characteristics of 15 fine roots in differenttemperature zones,so as to summarize and predict the nutrient absorption strategies of roots in differenttemperature zones
5、and point out the possible research direction of underground root ecology in the future.Key words fine root;tree;mycorrhiza;nutrient uptake文献标识码：A文章编号：1 0 0 1-9 49 9(2 0 2 3)0 4-0 0 1 6-0 7一般认为，根、茎、叶是在功能上协调的,以最大限度地获取和利用有限的资源。越来越多的研究证实了叶和茎性状在植物策略中的作用 1,但是根的养分吸收策略仍不清楚，根系作为植物的重要功能器官,有细根（2 mm)之分。其中细根的形态
6、及结构特征决定了其具有水分吸收、养分循环、碳分配等作用，而粗根的形态结构决定了其运输、储存营养物质以及对土壤的保持功收稿日期：2 0 2 3-0 2-1 0*国家自然科学基金（42 2 3 0 7 0 3)第1 作者：张玉慧（2 0 0 2-），女，本科，研究方向为森林生态学。通讯作者：闫国永（1 9 9 0-），男，博士，讲师，研究方向：生态系统生态学。引文格式：张玉慧，谢芳，闫国永.不同乔木树种根系养分吸收策略的维度性差异 J.林业科技，2 0 2 3，48(4)：1 6-2 2.能【2 。细根的形态结构以及功能具有一定的可塑性,是植物在不同环境下生存策略的重要表现 3 。近年来,细根在形
7、态结构可塑性与环境间的关系方面已有研究报道，但并未有统一的结论。不同乔木树种通过根系从土壤中吸收营养物质和水分来维持生命，细根是植物吸收土壤中水分和养分的主要器官。再者，细根也是作为森林生态系统土壤碳库的重要组成部分，为土壤提供碳源，直第4期接影响森林生态系统的物质循环和能量流动 4。细根形态是反映细根生理活性和养分吸收能力的重要指标 5 1。不同地区不同物种的乔木细根形态特征不同,吸收营养元素的策略不同，很有可能影响森林系统的物质循环,改变土壤碳动态。因此,研究不同维度植物根系形态特征、化学组分和真菌共生关系，对于全面了解根系养分吸收策略具有重要意义。本文目的在于综合前人的研究成果,分析不同
8、维度温度带对乔木树种根系形态特征、化学组分和共生真菌的影响，从而总结预测不同环境的根系吸收策略以及指出未来可能的研究方向。1中国森林生态系统森林生态系统是地球陆地生态系统的主体，具有很高的生物生产力、生物量以及丰富的生物多样性,对维护全球碳平衡具有重大作用 6 。中国不仅具有从温带到热带、从湿润到干旱的不同气候带，也具有从北方针叶林到亚热带常绿阔叶林和热带雨林的多样性自然植被类型 7 。我国已有大量针对森林生态系统根系特征的研究，但研究尺度多为个别点或者片段式区域,研究对象较为单一,导致研究的结果并不统一 6 。本文收集了近几年对我国木本植物根系特征研究的主要相关文献，综合其研究结果进行系统的
9、分析，从而总结我国不同温度带根系吸收策略。2不同环境乔木物种根系形态特征2.1丝细根直径细根直径是根系形态特征的重要组成部分，并且对寿命有很大影响 8 。直径大小影响植物吸收和运输功能，细根直径越小，养分吸收能力强，衰老得也越快；直径越大，养分运输能力越大，同时其寿命越长 9 。此外,直径相对小的根更容易受环境条件的影响，随着环境条件的改变，细根形态和生理特征就会做出相应的改变，许多植物根系通过调节根系直径大小来适应环境的改变 1 0 1 。许旸 1 1 1 对2 7 个热带阔叶树种进行研究,前5级根各个根序平均直径分别为0.42、0.47、0.5 5、0.68和0.8 4mm；常文静 1 2
10、 1 等对热带、亚热带、温带张玉慧等：不同乔木树种根系养分吸收策略的维度性差异17均有研究；刘佳 1 3 的研究结果表示,1 3 级细根直径平均值分别为0.3 6、0.5 2、0.8 5 mm；许立 1 41 对亚热带2 0 个树种进行研究，1 3 级细根直径平均值分别为0.3 0.0.3 5 和0.43 mm，随着根序的增加细根直径也在增加;邹丽梅 1 5 在亚热带6 个树种的研究中，前6 级根各根序平均直径分别为0.3 3、0.3 8、0.45、0.5 9.0.8 7 和0.9 8 mm，且针叶树种细根的平均直径大于阔叶树种;廖乐平 1 6 对亚热带1 0 个树种进行研究，前5 级细根各根
11、序平均直径分别为0.5 6、0.68、0.8 2、1.1 5 和1.41 mm;童芳 1 7 的研究中,亚热带1 3 个树种的平均直径从1 5 级根直径成规律性显著增粗；华绍贵1 1 8 1 的研究中，前5 级根各根序平均直径分别为0.44、0.48、1.1 2、1.3 5、1.6 3 mm；师伟 1 9 对中温带树种根系研究发现，1 5 级细根直径平均值分别约为0.2 4、0.2 6、0.3 2、0.48、0.8 2 mm；温璐宁 2 0 1 对中温带长白山系2 1 个树种进行研究,前5级根各根序平均直径，分别为0.2 2、0.2 6.0.3 2、0.49和0.8 7 mm;贾全全 2 1
12、苏瑾 2 、孙婧钰 2 3 等人也对不同乔木树种细根的直径进行了研究和分析。综上研究结果，可以发现不同地区不同乔木树种的细根直径具有一定的规律性(表1)。5 个温度带中,热带地区的乔木1 5 级细根平均直径最大，中温带平均直径最小。在一定范围内,同一序级的细根直径大小表现出热带 亚热带 暖温带 中温带=寒温带的特征，与常文静等人的结论相似。原因可能是随着温度、降水量的降低，土壤养分矿化速率减慢，细根直径也在慢慢减小来加快养分吸收和周转以适应环境。较高温的地区会比较低温地区更利于乔木细根直径的生长，从而延长细根的寿命,进行养分的吸收；相反,较低温地区的细根直径更小，寿命越短，养分吸收能力越强，以
13、适应环境的改变。2.2细根根长细根长度能够反应根系对养分和水分的吸收和截获能力，是重要的根系生长发育指标之一 3 7 。细根长度越长，表面积越大，根系与土壤进行营养物质交换的接触面积增大，从而使根系能够吸收截获更多的有效资源,将这些营养物质供给植物生长，是植物进行养分吸收的重要结构。先前部分研究结果如下（从南到北）,许旸!1)的研究发现，前5 级根各级根序平均长度从1 5 级18表1 从南到北1 5 级细根直径变化(平均值标准误/mm)温度带1 级根2级根3级根4级根5级根参考文献1112 热带0.41 0.0 0 3 0.47 0.0 0 1 0.5 7 0.0 0 40.7 4 0.0 1
14、 1.0 7 0.0 52425121314 亚热带0.3 5 0.0 1 0.42 0.0 2 0.5 5 0.0 2 0.7 9 0.0 331.20 0.04阔叶乔木暖温带0.3 0 0.0 3 0.40 0.0 8 0.5 0 0.1 9 0.7 5 0.1 2 0.8 6 0.0 5中温带0.2 5 0.0 1 0.2 8 0.0 1 0.3 40.0 1 0.48 0.0 60.82 0.1寒温带0.2 9 0.0 2 0.3 3 0.0 3 0.42 0.0 3亚热带0.40 0.0 40.46 0.0 4 0.7 2 0.0 3 40.7 7 0.1 2 3 1.2 40.0
15、3针叶暖温带0.3 6 0.0 0 9 0.40 0.0 0 8 0.3 8 0.0 1 7 0.6 2 0.0 1 8 0.7 7 0.0 2乔木中温带0.3 7 0.0 1 9 0.43 0.0 1 8 0.6 0 0.1 3 9 0.7 1 0.2 1.1 6 0.2 9寒温带0.3 6 0.0 1 0.3 9 0.0 0 9 0.5 40.0 1 7 0.7 2 0.2 7 1.8 9 0.1 2 3根分别为0.7 8、1.2 9、2.1 2、3.1 5 和4.7 6 cm;邹丽梅 1 5 的研究发现前5 级根各根序平均长度分别为0.41、1.11、2.3 2、4.6 2 和8.7 6
16、 cm,并且针叶树种细根的平均长度大于阔叶树种,差异达到显著水平；童芳 1 7 的1 3 个树种各根序的平均根长变化范围是0.6 6 7.68cm。5 级根最长的是蓝果树1 9.2 0 9 cm;蔡飞 3 8 等研究发现前5 级根各级根序平均长度从1 5 级根分别为0.8 0、2.1 3、6.6 4、1 1.7 和1 8.3 cm;王付刚 3 9 的研究中，乔木树种细根的平均直径从1 5 级根成规律性显著增粗;温璐宁 2 0 对长白山系2 1 个树种进行研究，细根的1 5 级根各根序平均长度，分别为3.48、8.9 6、2 0.41、40.8 6 和8 5.0 8 mm;师伟 1 9 对20个树种进行研究,细根的1 5 级根各根序平均长度分别为3.5 0、1 0.3 3、2 0.9 0.3 8.9 3 和6 8.3 6 mm。整合先前研究结果（表2），可以发现不同地区不同乔木树种的细根长度具有一定的规律性。5 个温度带的乔木1 级根的平均长度，热带地区最长，寒温带最短。在1 级根中,平均长度大小主要表现出热带 亚热带暖温带 中温带 寒温带的特征。原因可能是随着温度、降水量的升高，细根长
