中国热带季雨林、雨林区域120个常见树种吸收根功能属性研究

木本植物吸收根功能属性的差异影响养分水分吸收、光合产物代谢、根系生长和死亡动态，是植物长期进化的结果。研究吸收根功能属性不但有助于深入了解植物个体的生理生态功能，对准确估计生态系统能量流动和物质循环也有重要意义。虽然国内外对根系生理生态已研究多年，但由于采样困难、理论落后和数据匮乏，对吸收根功能属性的认识仍十分有限。本项目旨在通过研究我国热带季雨林、雨林区域120个常见树种吸收根（主要是根尖）的形态特征、解剖结构、化学成分和生理特征，揭示我国热带森林树种吸收根功能属性的大尺度格局及关键影响因子。研究结果将与项目组已完成的温带和北方森林根属性格局相比较，从而揭示更大尺度的根功能属性的地理变化规律。此外，本研究还有望在根属性可塑性、根与叶属性相关，以及根属性与共生真菌的协同变异等问题上取得进展。研究成果对完善根系地理学理论、揭示根系功能属性与生态系统功能之间的联系等具有重要的学术价值。

木本植物吸收根功能属性的差异影响养分水分吸收、光合产物代谢、根系生长和死亡动态，是植物长期进化的结果。研究吸收根功能属性不但有助于深入了解植物个体的生理生态功能，也是准确估计生态系统能量流动和物质循环的基础。本项目研究了我国热带季雨林、雨林区域97种常见内生菌根类型的被子植物树种吸收根（主要是一级根）的形态特征、解剖结构、化学成分和生理特征，结果表明：1）在各个属性中，形态属性如根的直径变异较大(CV%=58%)，而根的化学如N浓度变异较小(CV%=32%)；2）根的解剖特征具有高度的可预测性，在所有97个AM被子植物中，根的皮层厚度与根直径极高度相关（线性相关R2达0.97），根的中柱鞘半径与根直径高度相关（线性相关R2达0.85），说明根在构造上可预测性高，直径粗的一级根皮层必然厚，维管系统粗；3）根的直径还与共生真菌侵染程度显著正相关（对数相关关系R2达0.47），表明菌根真菌侵染率在根直径较细时随直径增加快速上升，但一旦根的粗度达到一定水平（如0.4mm），菌根菌侵染率就保持在一个较高的水平（>60%），说明了一级根较粗时植物对菌根较高的依赖性；4）通过用分子钟方法建立97个树种之间的进化关系后我们发现，根直径、皮层厚度、根组织密度等形态解剖指标在进化上的保守性高，而且这些指标随分歧时间的先后顺序有显著变化趋势，在进化史上出现较早的物种根更粗，但直径变细的格局在白垩纪晚期以后就不再明显。相比之下，根长度、分枝比、根N这些在根的可塑性特征中发挥重要作用的参数均呈现较弱的保守性，说明这些参数易因短期或小尺度的环境变化而变化，并非某个树种的固有属性；5）根的形态（如比根长）与根的化学（如N浓度）之间并不存在显著的相关关系，这与前人所预测的以根形态和化学之间的紧密相关为基础的根的经济学谱不同，我们推测由于根的养分吸收功能不仅仅与根本身的特征有关，而且与菌根真菌紧密相关，因此不能仅从根本身的属性来预测根的资源获取速率，从而建立根形态、化学与资源捕获速率间的关系，未来根的经济学谱理论必须考虑菌根真菌。本研究是国际上首次对大尺度根功能属性地理变化规律进行探索，在根属性的地理格局及其驱动因子、根属性可塑性、根与叶属性相关，以及根属性与共生真菌协同变异等问题上取得了新颖成果。研究成果对发展根系生物地理学具有重要价值。..