森林生態(tài)系統(tǒng)中有機質(zhì)的分解對于維持生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和全球碳平衡至關重要。目前,研究主要集中在枯枝落葉的分解過程,而對根樁和整個根系的研究仍顯薄弱。傳統(tǒng)的人工林采伐方式通常會保留根樁在林地上,這些根樁的生物量在整棵樹的總生物量中占據(jù)重要比例,尤其在溫帶森林中可達到18%左右。與枯枝落葉相比,根樁和粗根的分解速度較慢,養(yǎng)分釋放也更為緩慢。相較于那些迅速分解的有機物質(zhì),粗根能夠提供更為穩(wěn)定的養(yǎng)分供應。然而,目前對它們在養(yǎng)分循環(huán)中的確切作用了解不足,并且其分解速率的主導控制因素仍不明確。
針對這一問題,中國科學院沈陽生態(tài)研究所孫濤研究員團隊建立了迄今為止最全面的森林木本植物粗根分解數(shù)據(jù)庫,分析了氣候、化學組成、菌根類型和系統(tǒng)發(fā)育對粗根分解速率的影響。研究發(fā)現(xiàn),粗根分解速率顯著受氣候和根系化學組成的影響,尤其是年均溫度升高和氮磷濃度增加會加速分解速率。此外,菌根類型和系統(tǒng)發(fā)育特征也對分解速率起著重要作用,與外生菌根(EM)樹種相比,叢枝菌根(AM)樹種的粗根分解速率較高,而被子植物的粗根分解速率通常高于裸子植物。研究還發(fā)現(xiàn),粗根分解速率與鈣濃度之間存在顯著的系統(tǒng)發(fā)育信號,進一步強調(diào)了植物類群的系統(tǒng)發(fā)育對分解速率的影響。氣候、根系化學組成、菌根類型和系統(tǒng)發(fā)育特征共同解釋了58%的分解率變化,其中氣候?qū)Ψ纸馑俾实挠绊懽畲?,其次是根系化學組成、菌根類型和系統(tǒng)發(fā)育特征。
本研究系統(tǒng)揭示了菌根類型和系統(tǒng)發(fā)育對粗根分解速率的影響,為理解森林碳循環(huán)提供了新的視角。特別是在森林采伐與更新策略中,了解根樁與粗根的分解調(diào)控因子對于森林采伐管理以及土壤肥力提升等提供了實踐參考。該成果以Patterns in coarse root decomposition of woody plants: effects of climate, root quality, mycorrhizal associations and phylogeny 為題,2024年12月份發(fā)表在New Phytologist 期刊。中國科學院沈陽生態(tài)所博士研究生凌瓏為第一作者,孫濤研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國科學院穩(wěn)定支持基礎研究領域青年團隊計劃等資助。
論文鏈接:https://doi.org/10.1111/nph.20365?

圖1. 菌根類型與葉生活型對物種粗根分解率的影響

圖2.植物系統(tǒng)發(fā)育組對物種粗根分解率的影響

圖3.氣候、基質(zhì)、菌根類型和系統(tǒng)發(fā)育組對粗根分解的影響




