内部水力再分配对延长干旱土壤中根系寿命的重要性

植物体内的水分重新分配可以减轻低土壤水分区域根系的干旱胁迫。在蒸发需求较低的时期，植物内部水分会从高土壤水分区域重新分配到干旱土壤中的根系。在加利福尼亚州 Napa County 的一个葡萄园中，我们利用微根窗观察了以 101-14 Millardet de Gramanet（Vitis riparia x Vitis rupestris）为砧木的葡萄品种“Merlot”（Vitis vinifera）在湿润和干燥土壤中的根系，发现两者的寿命相似。我们假设水力再分配可以防止根系水势发生显著降低，并有助于延长干燥土壤区域中根系的存活时间。在一项检验该假设的温室研究中，采用分根盆将葡萄根系分开并培养 6 个月。我们使用热电偶湿度计测量了同一植物在三种处理下分别处于湿润和干燥土壤中的根系水势：对照（C）、24 h 光照 + 补充水分（LW）以及仅 24 h 光照（L）。与田间结果类似，在 C 处理中，分根盆干燥侧的根系存活率与湿润侧根系相似（P = 0.136）。相比之下，通过 24 h 光照实验性减少水力再分配的植物，其根系存活率直接出现下降。尽管提供了补充水分，LW 处理中植物干燥侧根系的存活时间仍仅为湿润土壤中根系的一半（P < 0.0004）。此外，在 24 h 光照下（L 和 LW），干燥土壤中根系的黎明前水势负值几乎是对照组 C 植物的两倍（P = 0.034）。利用电解质渗漏评估的根系膜完整性与根系存活模式一致。夜间水力再分配减少的植物中，干燥根系的电解质渗漏量是同一植物湿润土壤中根系的两倍以上。我们的研究表明，内部水分水力再分配不仅在保护组织免受脱水方面具有诸多生态优势，还是延长干旱土壤中根系存活时间的机制。