根系對土壤水分、養(yǎng)分資源的吸收是陸地植物生長、發(fā)育和進化的基礎(chǔ)，主要發(fā)生在根系分枝末端2~3個根級上，即通常所說的細根(直徑<2mm)的一部分。植物根系的吸收功能依賴于一系列與根系形態(tài)、結(jié)構(gòu)、化學及生物等相關(guān)的功能屬性。

因此，通過梳理根系功能屬性在不同物種和環(huán)境條件下的變化規(guī)律，我們將能夠“透視”根系如根系何響應和適應環(huán)境的變化，這對于理解植物進化以及預測群落構(gòu)建過程對全球環(huán)境變化的響應至關(guān)重要。

近幾年，根系功能屬性的多維性特征受到了越來越多的關(guān)注，并已成為植物地下功能屬性研究的前沿熱點。

大量證據(jù)表明根系功能屬性在兩個核心維度發(fā)生共變，其中一個維度沿著根經(jīng)濟譜描述了根系從保守型向獲取型策略的轉(zhuǎn)變，另一個維度以根直徑為主線，描述了根系從依賴菌根共生向自主覓食的養(yǎng)分獲取策略的轉(zhuǎn)變。

但迄今為止，相關(guān)研究大多基于叢枝菌根(AM)物種(尤其是木本植物)，而在外生菌根(ECM)占絕對優(yōu)勢的高寒針葉樹種中尚缺乏系統(tǒng)性研究和試驗論證。

因此，關(guān)于ECM針葉樹種的根系功能屬性在多變的高寒環(huán)境下將會有何獨特的變異規(guī)律，以及背后的支配因素是什么?尚缺乏清晰的認識。

中國科學院成都生物研究所研究員尹華軍團隊以青藏高原ECM高度共生的亞高山針葉林為研究對象，采用統(tǒng)一的調(diào)查方法，采集了該區(qū)域76個樣點、29個針葉樹種的前兩級吸收根，建立了包含8個根系功能屬性及相關(guān)環(huán)境因子(包括氣候、土壤因子等)的數(shù)據(jù)庫。

基于該數(shù)據(jù)庫分析發(fā)現(xiàn)，與ECM共生的針葉樹細根屬性的變化規(guī)律與AM樹種表現(xiàn)出類似的格局：第一個維度由負相關(guān)的直徑和比根長主導，反映了根壽命和資源覓食效率間的權(quán)衡;第二個維度由負相關(guān)的根氮濃度與組織密度主導，反映了保守型-獲取型資源策略間的權(quán)衡關(guān)系。

但本研究一個有趣的發(fā)現(xiàn)是，與AM樹種相反，ECM針葉樹種中覓食效率低的粗吸收根(直徑大)對菌根真菌的依賴程度低于細吸收根(直徑小)。

更為重要地是，本研究首次發(fā)現(xiàn)氣候(主要是降雨)和土壤養(yǎng)分有效性在驅(qū)動根系屬性多維性特征中發(fā)揮不同作用。其中，降雨主導了細根直徑和比根長沿第一維度的變異，而土壤養(yǎng)分有效性則主要對細根氮濃度和組織密度沿第二維度的變化施加影響。

總得來說，本研究結(jié)果進一步佐證了根屬性的多維性特征，并為資源環(huán)境異質(zhì)性組合驅(qū)動根屬性多維性特征提供了確切的試驗證據(jù)。

上述研究結(jié)果為理解亞高山針葉林適應高山異質(zhì)性環(huán)境的地下生態(tài)策略提供了新的見解，研究成果近日發(fā)表在生態(tài)學領(lǐng)域國際著名期刊Journal of Ecology上。

本研究得到了第二次青藏高原科學考察研究、中科院前沿科學重點項目和國家自然科學基金等項目的聯(lián)合資助。(記者 張晴丹)