[发明专利]根茎型无性系植物根系空间扩展量化模型构建方法

说明书

本发明提供一种根茎型无性系植物根系空间扩展量化模型构建方法，属于植物根系检测技术领域，包括以下步骤：S1、栽培容器内种植根茎型无性系植物，在栽培容器的侧壁上设置多个传感器探头，当空间扩展的植物根系触发传感器探头时，记录时间，并测量对应传感器探头与基株之间的距离；当每一个新生的子株或分蘖株萌发时，记录时间，并测量每个子株或分蘖株与基株的距离；S2、获取时间与距离的样本点数据；S3、对变量影响因素下的样本点数据进行拟合，确定不同土壤环境中植物根茎扩张距离与扩张速度之间的关系，得到根系空间扩展量化模型。该方法不但对土壤中根系生长进行实时的动态观测，而且所使用材料简单，可操作性强。

技术领域

本发明涉及植物根系检测技术领域，具体涉及一种根茎型无性系植物根系空间扩展量化模型构建方法。

背景技术

无性系植物(clonal plant)又称克隆植物，是一个广泛存在的植物类群。一方面，克隆植物可以通过处于不同资源水平小生境中连接克隆分株的间隔子(spacer)传输与分享光合同化产物、矿质营养和水分等过程，实现在一定范围内突破资源分布局限，而使自身的生存空间得到扩展(Hutchingsde Kroon 1994)。另一方面，克隆植物通过调整其克隆器官的形态和结构来适应环境压力或资源异质性，从而表现出形态可塑性(morphologicalplasticity)(de Kroon et al.2009)。植物根系的主要功能是从土壤中吸收水分和营养物质，然而，它们并非只是被动的获取土壤中的资源，而可能是主动搜索土壤环境中营养丰富的区域，避开根系密度较大、竞争较多的斑块(Kroon 2007)。

觅食行为(foraging behavior)则被认为是克隆植物整合策略中的一个重要方面。早期关于克隆植物形态整合的研究注重植物生物量的分配模式，忽略了潜在的植物器官运动模式(McNickleCahill 2009)，随着研究的不断深入，克隆植物的觅食行为(foraging behavior)逐渐成为学者研究的热门话题(董鸣1996)。自然生态系统中，环境资源(如光、水分和营养)在时间和空间的异质性分布模式，使克隆植物在生境中选择性分布根系的同时又在空间上不断向外扩张，而扩张既包含了对资源的搜寻，又包扩了克隆分枝过程(Mommer et al.2012)，同时反映了植物对环境胁迫或资源异质性的适应性策略(EvansCain 1995；KembelCahill 2005)。而根系空间拓展恰恰体现克隆植物觅食行为中的形态整合策略，不仅影响植物的克隆生长过程，还决定其对环境资的获取能力(deKroonHutchings 1995)。然而，这种克隆植物的形态整合也会受到植物所处环境的生物和非生物因子的共同调节，包括营养限制、环境胁迫、资源异质性、种间竞争以及草食动物采食等(Gao et al.2008；Mommer et al.2011；Karst et al.2012)。如何模拟植物最佳的觅食行为模式，量化植物觅食的成本(costs)与收益(benefits)，还需进一步深入研究(McNickleCahill 2009)。

克隆植物能够通过地上匍匐茎或地下根状茎及其克隆分株向外拓展而占据一定区域的生境，通过分株之间的匍匐茎或根茎进行物质、能量的运输和传递，使其具有了类似动物的“移动性”特征，从而区别其他固着生长的植物，并由此产生独特的生活史策略和生态适应机制。地上匍匐茎克隆植物能够在异质性环境中，通过横生结构在水平方向上延伸生长而扩大种群分布范围并占据新生境。例如，关于野草莓(Fragaria vesca)的实验结果显示，植物利用生理、形态整合策略，在异质环境更有效地觅食行为有利于光和效率的生理整合(RoiloaRetuerto 2006)。同样的，羊草的觅食行为和空间拓展能力使其形成由一定数量且彼此有一定距离的克隆分株组成的体系，在营养丰富的环境中，将更多生物量分配于克隆分株和地下根茎中(Gao et al.2012)。