植物对土壤养分空间异质性分布响应的荟萃分析

发布时间：2021-08-20 15:20

　　为了描述植物响应养分异质性的普遍规律,解析造成不同研究间的结论存在差异可能原因,本研究收集了55篇已发表的文章进行荟萃分析（meta-analysis）,用以评估植物功能群分类、驯化水平和研究周期对7个有关植物地上部分和根系生长变量（地上部生物量、根系生物量、根冠比、地上部氮累积量、地上部磷累积量、根长密度和根系觅食精度）响应养分异质性环境的影响。分析结果表明,除了根冠比,养分异质性分布对其他6个植物响应变量均有正效应。根系形态的改变比率（26.5%～44.1%）显著高于植物生物量分配（7.3%～13.8%）和地上部养分含量（14.8%～18.0%）。非豆科类双子叶植物和禾本科植物相比,养分异质性分布对豆科根系形态的改变比率显著高于禾本科植物,而对植物生物量分配和地上部养分含量没有显著的影响。农作物与野生植物的生物量和养分累积量对养分异质性的响应程度相同,但农作物具有更高的根系觅食精度。养分异质性分布对植物生长响应的正效应表现出随研究周期的延长而呈下降的趋势。 

【文章来源】：河南农业大学学报. 2020,54(01)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

植物功能群，驯化水平和研究周期对地上部(a)和根系生物量(b)以及根冠比(c)响应养分异质性环境的效应值及9 5%置信区间(水平横线)的影响

图1 植物功能群，驯化水平和研究周期对地上部(a)和根系生物量(b)以及根冠比(c)响应养分异质性环境的效应值及9 5%置信区间(水平横线)的影响3 讨论

一般来说,根系在养分斑块区增殖,以获取更多的养分,进而促进植物地上部的生长[3]。本研究结果显示,养分斑块能够显著促进禾本科与非固氮双子叶植物地上部生物量,豆类植物地上部生长和养分的累积对异质性养分分布的响应并不显著。虽然豆科植物能够针对养分斑块区的局部信号做出反应,如增加根系生物量和根长密度,但这些响应并没有促进豆科植物地上部生物量和氮磷累积量,这可能与豆类植物比其他植物更加依赖于根系生理(如通过根瘤固氮,通过分泌较高的根际有机酸阴离子活化磷),而非根系形态性状(如根长)从土壤中获取养分有关[41],因而根系生物量的增加可能并不能直接促进豆科植物地上的生长及养分的累积[20]。根系在局部的增生是植物对局部养分信号一种相对独立的响应,并不完全受到地上部生长的调控[37]。这种响应机制使得植物即使在不缺乏养分的情况下,依然可以通过增加根系生长占据养分斑块,避免其他竞争植物对养分的耗竭,这是植物适应养分异质性环境的生态策略。而对于禾本科和非固氮植物来说,根系在养分斑块的增生是植物获取养分的最重要的途径,能够提高养分利用效率,促进地上部的生长[7]。因此,从植物资源获取策略的差异性方面考虑,豆科植物地上部对养分空间异质性分布的响应可能并不像其他物种那样敏感。本研究中,养分异质性分布能显著提高双子叶植物和豆科植物的根系生物量。而禾本科植物虽然在养分斑块区的根长密度增加幅度很高,但其根系生物量并没有受到养分异质性的影响。这说明禾本科植物在不提高根系生物量和根冠比的情况下可以较好地利用养分斑块。这是因为须根系的禾本科植物比双子叶植物有着相对较高的根质量分数和较小的根系直径[42]。同时,其较细的根系拥有较高的养分吸收速率和比根长,这些特质使细根在高效挖掘利用养分斑块内部养分以促进地上部生长扮演了非常重要的角色[31,33,43]。有研究发现大麦根系在养分斑块区增生的同时伴随着降低根系在非斑块区的生长[44],这意味着根系较细的禾本科植物对养分异质性响应可能具有更强的灵活性,能够有选择将根系投入到适合生长的环境中去,从而减少根系的整体投入。

【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤养分空间异质性与根系觅食作用:从个体到群落[J]. 李洪波,薛慕瑶,林雅茹,申建波.  植物营养与肥料学报. 2013(04)



本文编号：3353739