木质部导水系统效率-安全权衡主导生物量分配——棉花对土壤质地的适应

植物表型的发育受到植物维管网络几何特征的制约。在不同的环境中,植物维管网络在安全-效率之间做出结构和功能上权衡,发育出不同的维管网络特征,从而引起表型的可塑性响应。虽然植物表型适应与植物维管网络的关系非常重要,但对它的研究却在总体上被忽略了。本文设置了3个土壤质地(沙土、黏土和两者的1∶1混合土)环境梯度,以棉花(Gossypium herbaceum L.)为研究对象,分析了土壤质地对根茎木质部导管几何结构的影响,及其与植物表型之间的关系。结果表明:增加土壤颗粒直径将会导致维管网络结构显著变化,引起导管直径和长度的改变。将3个土壤处理的植物相比较,结果表明这种结构性差异显著影响了(或者相关于)棉花的根系导水率、地上导水率、整株导水率、纹孔阻力等导水系统功能,同时也显著改变了叶面积、根长和根叶比等表型特征。这些结果表明,土壤颗粒直径增加,棉花没有发育更有效的导水系统,反而以牺牲导水效率为代价,构建了更加安全的导水系统(效率-安全权衡)。