根系生态学

生态学研究难点在地下，驱动地下过程的关键在于植物根系。在进化过程中，各种各样的根系学会了克服土壤带来的许多物理、生化和生物学问题。根系生态学旨在打开埋藏在土壤里的“黑匣子”，揭示小小根尖在生态系统中的大作用。本书描述了根系的形式和功能、时空分布及其在各种生态系统中的周转率，根系基本功能的生理学背景以及根系对三种主要非生物胁迫（硬土壤结构、干旱和洪水）的响应。书中总结了根系和复杂土壤生态系统中其他生物的相互作用，包括共生和竞争，以及根系作为食物来源的功能。

本书适合生态学、生物学、农学、林学及相关专业的高校师生及研究人员参考。

目录
- 前辅文
- 第1章根系形态与功能的限制性因子
  - 1.1 引言
  - 1.2 土壤中生命所面临的问题
    - 1.2.1 物理限制性因子
    - 1.2.2 化学反应活性
    - 1.2.3 生物活动
    - 1.2.4 异质性
  - 1.3 进化上的创新
    - 1.3.1 穿透土壤孔隙
    - 1.3.2 异养性
    - 1.3.3 等级分支系统
    - 1.3.4 长距离运输
    - 1.3.5 维持成本
    - 1.3.6 失水风险
    - 1.3.7 对不可预测的水分和养分供应的补偿
    - 1.3.8 根设计的冲突
  - 1.4 涌现性特征
    - 1.4.1 拓扑特征
    - 1.4.2 大小
    - 1.4.3 根深
    - 1.4.4 锚固
    - 1.4.5 根际过程
    - 1.4.6 菌根
    - 1.4.7 特殊根形态
    - 1.4.8 全球尺度根系过程
  - 1.5 小结
  - 参考文献
- 第2章土壤中根系的分布及根觅食活动
  - 2.1 引言
  - 2.2 垂直和水平维度的植物扎根模式
  - 2.3 根系分离
    - 2.3.1 垂直维度上的根系分离
    - 2.3.2 水平维度上的根系分离
  - 2.4 根系觅食
    - 2.4.1 根系觅食对土壤资源利用率空间异质性的响应
    - 2.4.2 形态可塑性vs.生理可塑性：对资源供应总量和资源供应时空格局的响应
    - 2.4.3 异质环境中的植根模式及其后果
  - 2.5 总结与展望
  - 参考文献
- 第3章根系周转
  - 3.1 引言
  - 3.2 根系结构概述
    - 3.2.1 针叶树及木本双子叶植物
    - 3.2.2 草本双子叶植物
    - 3.2.3 单子叶植物
  - 3.3 根系周转的评估方法
    - 3.3.1 利用14C周转直接计算根系周转率
    - 3.3.2 根系周转率的间接估算法
  - 3.4 根系的生长、寿命和死亡
    - 3.4.1 单根尺度上的影响
    - 3.4.2 整株植物尺度上的影响
  - 3.5 野外根系周转和净初级生产力估算
    - 3.5.1 森林
    - 3.5.2 草原
    - 3.5.3 灌丛
  - 3.6 根系周转与环境因素的关系
  - 3.7 总结与展望
  - 参考文献
- 第4章根系生长及其对碳吸收的调控
  - 4.1 引言
  - 4.2 叶片中碳水化合物的生产（碳源）
  - 4.3 碳水化合物运输到根系：韧皮部途径
  - 4.4 根碳水化合物的输入：韧皮部卸载和短途运输
    - 4.4.1 须根
    - 4.4.2 贮藏根
    - 4.4.3 是否有反馈作用控制输入？
    - 4.4.4 是否存在能够控制输入环节的植物生长调节剂？
    - 4.4.5 基因会参与输入调控吗？
  - 4.5 根内碳通量及其在生长和输入中的作用
    - 4.5.1 增加碳含量的通量
    - 4.5.2 引起碳损失的通量
    - 4.5.3 根内周转和代谢
  - 4.6 分泌物
    - 4.6.1 根际分泌物的碳通量有多大？
    - 4.6.2 根际分泌物的优势成分是什么？
    - 4.6.3 局部根系分泌
    - 4.6.4 根系分泌的机理
    - 4.6.5 根系分泌：结论
  - 4.7 通量的整合
    - 4.7.1 碳通量共享控制
    - 4.7.2 输入根系过程中的共享控制的其他证据
    - 4.7.3 碳通量共享控制机制
    - 4.7.4 根系的“需求”到底是什么？
    - 4.7.5 遮光的显著作用
  - 4.8 相对于植物地上部分，根系的碳及干重分配
    - 4.8.1 保守的茎根比
    - 4.8.2 磷酸盐的实例
    - 4.8.3 功能平衡
  - 4.9 总结与展望
  - 参考文献
- 第5章根水力学特性
  - 符号缩写表
  - 5.1 引言
  - 5.2 根系结构与水分移动的可能路径
  - 5.3 驱动力和“复合膜”
  - 5.4 水力导度的测定方法
    - 5.4.1 根室法
    - 5.4.2 Nobel法
    - 5.4.3 根系压力探针法
    - 5.4.4 高压流量计法
  - 5.5 根系水力阻力的分布
    - 5.5.1 轴向水流——泊肃叶定律
    - 5.5.2 径向水流及内、外皮层的作用
    - 5.5.3 确定水分和溶质流动主要障碍点的实验
  - 5.6 根系中溶质和水分通量模型（对想法的重新解释）
  - 5.7 根系或植物大小的尺度问题
  - 5.8 总结与展望
  - 参考文献
- 第6章与土壤结构、组成和强度相关的根系生长和功能
  - 6.1 引言
  - 6.2 土壤结构及其量化方法
  - 6.3 非根际土壤中的根系生长
    - 6.3.1 根系生长的物理限制
    - 6.3.2 土壤强度对根系生长和生理的影响
    - 6.3.3 根系对周围土壤的挤压
    - 6.3.4 根系水分和养分的吸收
  - 6.4 土壤大孔隙中的根系生长
    - 6.4.1 土壤大孔隙中根系的伸长与分布
    - 6.4.2 根簇生对水分和养分吸收的影响
  - 6.5 土壤结构和强度的生态意义
  - 6.6 总结与展望
  - 参考文献
- 第7章根系对干旱胁迫的适应性
  - 7.1 前言
    - 7.1.1 土壤干旱——综合性的胁迫
  - 7.2 土壤干旱条件下根系的生长
    - 7.2.1 根系对土壤干旱的形态适应
    - 7.2.2 根系对土壤干旱的生理适应
    - 7.2.3 根系对土壤干旱的生化适应
    - 7.2.4 土壤干旱对根系形态、生理和生化响应的调控
  - 7.3 根系对土壤干旱的感知和信号传递
    - 7.3.1 根系——土壤水分状况的传感器
    - 7.3.2 土壤信号
  - 7.4 总结与展望
  - 参考文献
- 第8章水淹土壤中根系的生理、生化和分子生物学过程
  - 8.1 引言
  - 8.2 局部缺氧对根系生长的抑制作用
  - 8.3 缺氧严重抑制生长和导致细胞死亡的可能原因
    - 8.3.1 ATP的供应与需求
    - 8.3.2 厌氧代谢产物造成的自我损伤
  - 8.4 对缺氧环境的适应性
    - 8.4.1 氧气的感应和信号转导
    - 8.4.2 基因表达的调控
    - 8.4.3 选择性基因表达和酶合成
    - 8.4.4 提高缺氧耐受性的代谢基础
    - 8.4.5 细胞质酸中毒
    - 8.4.6 其他耐受途径
  - 8.5 通气组织在避免植物缺氧中起到的作用
  - 8.6 茎干肥大、不定根及相关的现象
  - 8.7 缺氧根系的信号传递
  - 8.8 总结与展望
  - 参考文献
- 第9章根系竞争的机制性认识
  - 9.1 引言
  - 9.2 何种属性赋予了根系竞争能力?
  - 9.3 根与根之间的相互作用机制
    - 9.3.1 土壤资源耗竭的间接影响
    - 9.3.2 直接的化感作用
  - 9.4 根与根相互作用导致的根系分布
  - 9.5 根系分布模式导致的地下竞争
    - 9.5.1 对空间的对称竞争
    - 9.5.2 对营养物质的对称或非对称竞争
    - 9.5.3 竞争动态
  - 9.6 总结与展望
  - 参考文献
- 第10章根系分泌物概述
  - 10.1 引言
  - 10.2 根系分泌物研究案例
  - 10.3 根系分泌物的测量方法
  - 10.4 土壤中分泌物的归宿和移动
  - 10.5 案例研究：高粱的根系分泌物
  - 10.6 对无机养分有效性的影响
  - 10.7 对土壤生物的影响
  - 10.8 根系分泌物的其他作用
  - 10.9 总结与展望
  - 参考文献
- 第11章菌根
  - 11.1 引言
  - 11.2 菌根分类及结构
    - 11.2.1 丛枝菌根
    - 11.2.2 外生菌根和内外生菌根
    - 11.2.3 杜鹃花类菌根
    - 11.2.4 兰科菌根
    - 11.2.5 自然界中特殊的菌根?
    - 11.2.6 真菌-植物共生界面及其交互作用
  - 11.3 菌根植物群落及其分布
  - 11.4 菌丝际
    - 11.4.1 外延菌丝
    - 11.4.2 土壤环境
    - 11.4.3 菌根真菌伴生细菌
  - 11.5 菌根共生关系的功能基础
    - 11.5.1 养分和碳的运输
    - 11.5.2 非营养因子
  - 11.6 植物生长响应的多样性
    - 11.6.1 菌根共生体的碳成本
    - 11.6.2 生长速率、养分需求和菌根效应
  - 11.7 群落尺度植物-真菌的相互作用
    - 11.7.1 植物密度、竞争和演替
    - 11.7.2 菌根真菌群落
  - 11.8 总结与展望
  - 参考文献
- 第12章根际细菌-植物相互作用过程中的信号传递
  - 12.1 引言
  - 12.2 根际细菌对植物生长的促进作用
  - 12.3 根瘤菌与植物的相互作用
  - 12.4 根际细菌对病害的抑制作用
    - 12.4.1 基质竞争
    - 12.4.2 铁载体介导的铁元素竞争
    - 12.4.3 抗生作用
    - 12.4.4 溶解活性
  - 12.5 根际细菌诱导的系统抗性
  - 12.6 总结与展望
  - 参考文献
- 第13章水淹土壤环境和沉积物中释氧根与微生物过程之间的相互作用
  - 13.1 引言
  - 13.2 根际微生物学的方法论
  - 13.3 根系氧气释放的定量和定性研究
  - 13.4 释氧根与碳氮循环中好氧微生物过程之间的相互作用
    - 13.4.1 异养细菌
    - 13.4.2 甲烷氧化细菌
    - 13.4.3 硝化细菌
  - 13.5 释氧根与参与碳氮循环的厌氧微生物过程之间的相互作用
    - 13.5.1 反硝化细菌
    - 13.5.2 铁还原细菌和硫酸盐还原菌
    - 13.5.3 产甲烷菌
    - 13.5.4 固氮菌
  - 13.6 总结与展望
  - 参考文献
- 第14章根系-动物相互作用
  - 14.1 引言
  - 14.2 相关生物
  - 14.3 地上放牧对根系的间接影响
  - 14.4 直接的食根过程
  - 14.5 地上-地下植食过程的相互作用
  - 14.6 生理响应
  - 14.7 群落响应
  - 14.8 总结与展望
  - 参考文献
- 索引

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