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出版社:高等教育出版社

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  • 高等教育出版社
  • 9787040661811
  • 1版
  • 16开
  • 470
内容简介

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
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
 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