地下竞赛：调整植物根系生长以优化营养觅食

来源：ScienceAAAS

据一项新的研究披露，在有竞争对象时，植物的根系会过度生长以抢夺附近的资源，但它们会避免在其相邻植物的附近觅食养分。这为理解支配竞争性根系行为的规则提供了新的理论基础。

植物的根系代表了地球上大部分的生物量，了解植物根系如何竞争有限的土壤养分具有广泛的意义，其中包括我们优化农业效益和生产的能力。

然而，要在自然的地下环境中观察完整的根系颇为困难，因此，人们对植物根系如何对发生在地下的竞争做出反应了解得很少。先前的研究产生了一系列看似矛盾的结果，它们进一步增添了人们对根系行为的困惑。

一些研究报告，相邻的植物倾向于让其根系更靠近其茎干，而将根系间的重叠降至最低（根系隔离）。另外一些人则提出，在相邻竞争植物间存在着一种土结性“公地悲剧”。

Marina Semchenko在相关的Perspective文章中写道：“一个长期争论的话题是：植物是否会以及在何时会因自私地过度生长根系，并抢占竞争者的资源而付出代价，还是会通过限制根系生长而进行合作。”

然而，Ciro Cabal研究团队表示，很少有研究同时考虑竞争植物所长出的根系总量及其空间分布。

Cabal等人研制了一种基于博弈论的模型，来预测某植物的根系会如何对附近植物根系做出反应，该模型对在远离植物茎干处觅食养分会增加适宜成本的原因进行了解释。

作者在实验中用温室种植的椒类植物检验了这些预测。该模型和实验结果显示，植物会根据与竞争植物的接近程度来调整其根系生长策略，它们会给附近根系投入大量资源并在与相邻根系重叠时减少其寻找养分的范围。

作者认为，这些新发现调和了相互矛盾的假说，证明了它们可能是一个复杂反应中的不同部分。