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神奇的植物之旅（第2期）

植物的根系

“神奇的植物之旅”数字展厅

在土壤之下，植物的根系正持续开展着复杂的工作。它们不仅是植物固定自身的支撑结构，更是吸收水分、获取养分的核心器官，通过不同的扎根形态、精准的物质交换机制，以及与土壤微生物的协同作用，支撑起地上部分的生长与繁衍。

土壤中的生存策略

大豆的直根系示意图

小麦的须根系示意图

植物扎根土壤的方式主要分为两类，不同形态对应着不同的生存需求。一类是直根系，主根由胚根发育而来，粗壮且持续向土壤深层生长，侧根从主根的中上部依次生出，主次结构分明。以大豆为例，其主根可深入地下2-3米，能在干旱环境中获取深层土壤的水分。另一类是须根系，主根在种子萌发后不久便停止生长，茎基部会生出大量粗细相近的不定根，呈丛生状分布。像小麦的须根系入土深度通常不超过1米，但横向伸展范围可达30-50厘米，能高效利用表层土壤的养分。

根系吸收水分和养分的过程是精准的生理协作。吸水主要依赖根端的根毛区：根毛是表皮细胞向外延伸的细小突起，能大幅增加根系与土壤的接触面积。当根细胞液浓度高于土壤溶液浓度时，土壤水分通过渗透作用，从浓度较低的土壤溶液进入根细胞的细胞液，这一过程无需消耗能量。吸收养分则包含三种途径：“截获”是根系生长时，根表直接接触土壤颗粒表面的养分；“扩散”是土壤中养分离子因浓度差，自发向根表移动；而“主动运输”是核心方式——根系细胞膜上的载体蛋白会消耗能量，将土壤中低浓度的养分离子逆浓度梯度转运至细胞内，以此确保植物获取必需的氮、磷等元素。叶片蒸腾作用产生的拉力，会驱动水分携带养分沿维管束向上运输，满足植株的需求。

土壤养分向根表迁移示意图

根系与微生物的地下联盟

兰花根系

根瘤菌

根系并非独立运作，而是与土壤微生物形成了稳定的共生关系，这一关系是植物适应土壤环境的关键策略之一。其中最普遍的是菌根共生，真菌菌丝会与根系结合形成菌根：外生菌根的菌丝缠绕在根表，如松树、苹果的根系；内生菌根的菌丝则侵入根细胞内部，像兰花、小麦的根系，它们共同构成更广阔的养分吸收网络。真菌菌丝直径仅1-10微米，远细于根毛，能深入土壤微小缝隙中，将磷、氮等养分以及水分转运至植物根系。作为交换，植物会将光合作用合成的有机物输送给真菌，为其提供能量。

除真菌外，根系还会通过分泌有机酸、糖类等物质，吸引有益细菌聚集。例如，根瘤菌能侵入大豆、紫云英等豆科植物的根细胞，形成根瘤并将空气中的氮气转化为氨态氮。这些有益细菌还能抑制病原菌生长，降低根系病害风险。这种共生关系不仅提升了植物的抗旱、耐贫瘠能力，也促进了土壤养分循环，维持着土壤生态系统的稳定。

来源：神州共享