森林生態系統作為陸地生態系統的主體，承載著全球約 80% 的植物生物量，森林的物質循環與能量流動對地球生態平衡至關重要。

養分獲取是植物生長的基礎，根系作為植物與土壤交互的前沿器官直接參與養分競爭，根系競爭指不同植物個體通過根系生長、分布及生理代謝，對土壤中有限養分資源的爭奪過程。

早期研究認為地上的光照競爭是森林植物競爭的主要形式，但近年來越來越多的證據表明根系對土壤養分的競爭同樣顯著，尤其在養分匱乏的生境中，根系競爭甚至可能影響到植物的進化。

根系競爭的基本形式

根系形態是植物適應競爭環境的關鍵特征，在競爭壓力下植物通過調整根系分布深度、密度及分支結構，擴大養分吸收范圍。

在種間競爭中高大喬木常通過發展深根系獲取深層土壤養分，而灌木和草本植物則以淺根系為主，這種 “分層競爭” 模式可以減少不同植物間的資源沖突，大家就都能在大自然中生存下來。

根系密度的局部增加也是植物對養分異質性的一大影響因素，研究表明當土壤中出現養分斑塊時，植物會在斑塊周圍密集生長側根，提高養分吸收效率，豌豆根系在富氮斑塊中側根密度可增加3-5倍，而擬南芥通過根尖分生組織活性調控，對磷素斑塊快速吸收。

根系與土壤微生物的互作是競爭過程中的重要一環，菌根真菌通過擴大根系吸收表面積幫助植物獲取氮、磷等養分，同時從植物獲得碳源。

根系競爭還可能通過改變根際微生物群落結構影響養分循環，競爭優勢物種的根系分泌物可選擇性富集特定功能菌群增強自身養分獲取能力，同時抑制競爭對手的微生物共生網絡。

根系競爭對養分獲取的影響

氮是植物生長的養分之一，森林土壤中氮素主要以有機態存在，需通過微生物分解轉化為無機態才能被植物吸收，根系競爭對氮素的獲取主要體現在：銨態氮與硝態氮的偏好性競爭以及有機氮直接吸收能力。

不同植物對氮源具有選擇性，針葉樹更傾向于吸收NH??，而闊葉樹偏好NO??，這種差異導致同類植物間的種內競爭加劇，而異類植物間競爭相對緩和。

部分植物可通過根系直接吸收小分子有機氮，繞過微生物分解過程，在氮素匱乏的酸性土壤中具有競爭優勢。

磷在土壤中易被固定為難溶性磷酸鹽，根系競爭主要通過兩種途徑來獲取磷，一種是根系與菌根的協同，一種是根系分泌物的酸化。

AM真菌可分泌酸性磷酸酶分解土壤有機磷，并通過菌絲網絡將磷轉運至植物根系，研究表明在缺磷土壤中，菌根植物的磷吸收效率比非菌根植物高40%-60%。

而有機酸分泌可降低根際pH值釋放被固定的磷素，禾本科植物通過分泌麥根酸，形成鐵磷復合物溶解體系。

環境因子對根系競爭的影響有哪些？

土壤養分的空間分布不均會顯著改變根系競爭策略，在養分富集區植物傾向于增加局部根系投資，而在貧瘠區域根系則向縱深生長以探索新資源，在熱帶雨林的 “細根島” 中，落葉分解形成的富營養斑塊周圍，植物細根密度可達到背景值的2-3倍。

水分與養分的耦合作用同樣影響根系競爭強度，干旱脅迫下植物優先投資深根系以獲取水分，導致養分競爭向深層土壤轉移，而在濕潤環境中淺根系競爭更為激烈，研在季節性干旱的森林中雨季時淺根植物主導養分競爭，旱季時深根喬木成為優勢競爭者。

人類活動和自然干擾會打破原有根系競爭平衡，砍伐后林下植物根系快速擴張，占據上層土壤空間，而保留木的深根系仍控制深層養分，長期施肥會降低植物對根系競爭。

根系競爭是維持森林生物多樣性的重要機制，亞馬孫雨林中不同樹種通過根系分布深度差異不同，每一種植物都在一定的“舒適區”吸取養分，形成了一種微妙的平衡。

森林生態系統中，植物根系競爭通過形態、生理及微生物互作等多種機制，影響著植物養分的獲取效率與群落動態。

這種競爭不僅是植物適應環境的生存策略，也是生態系統養分循環與生物多樣性維持的核心過程，隨著全球變化加劇，深入揭示根系競爭的生態機制，對于優化森林管理策略、提升生態系統服務功能具有重要意義。