根系是林木重要的功能器官,也是維持森林生產(chǎn)力與土壤肥力的重要驅(qū)動(dòng)力。然而,長(zhǎng)期以來,無論是林學(xué)基礎(chǔ)研究還是林業(yè)可持續(xù)實(shí)踐,其研究重點(diǎn)通常集中在樹木的地上器官,而對(duì)根系的研究一直較為薄弱。細(xì)根的壽命和物候動(dòng)態(tài)在林木資源獲取以及碳、氮等養(yǎng)分循環(huán)中具有關(guān)鍵作用。已有研究表明,細(xì)根的生產(chǎn)與死亡并非隨機(jī)過程,而是呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)節(jié)律。這種物候變化不僅深刻影響林木的生長(zhǎng)策略,還為闡明生產(chǎn)力形成機(jī)制和養(yǎng)分利用效率提供了重要線索。相比之下,關(guān)于地上葉片壽命和物候的研究較為豐富,而地下細(xì)根壽命的跨物種差異及其驅(qū)動(dòng)因素仍缺乏系統(tǒng)探討,特別是細(xì)根壽命與葉壽命之間的關(guān)系是否協(xié)調(diào),至今仍存在較大爭(zhēng)議。
針對(duì)這一科學(xué)問題,中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所孫濤研究員團(tuán)隊(duì)利用微根管技術(shù)對(duì)東北溫帶常見的11個(gè)人工林樹種細(xì)根動(dòng)態(tài)進(jìn)行了長(zhǎng)期定位跟蹤,建立了多物種的細(xì)根壽命與物候數(shù)據(jù)庫(kù)。研究發(fā)現(xiàn),細(xì)根生產(chǎn)高峰主要出現(xiàn)在夏季,而死亡高峰集中在夏末至秋季,較生長(zhǎng)高峰滯后約50天。大多數(shù)人工林樹種秋季產(chǎn)生的細(xì)根壽命顯著長(zhǎng)于春夏季,進(jìn)一步分析表明,細(xì)根壽命主要受細(xì)根直徑和氮濃度的影響,而葉片壽命則與葉組織密度和比葉面積密切相關(guān),細(xì)根和葉片壽命之間并不呈顯著相關(guān)關(guān)系。這表明林木在地上和地下器官上采取了相互獨(dú)立的策略來維持功能穩(wěn)定性和資源獲取。
該研究揭示了細(xì)根物候與壽命的跨物種差異及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制,為樹種精準(zhǔn)配置、土壤有機(jī)質(zhì)和土壤肥力維持提供了理論依據(jù);同時(shí),對(duì)于提升土壤養(yǎng)分利用效率、改進(jìn)人工林培育與經(jīng)營(yíng)模式也具有重要的實(shí)踐意義。研究成果以Phenological patterns and factors affecting the lifespan of fine roots in forests 為題,2025年9月份發(fā)表在Tree Physiology 期刊。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)生態(tài)所特別研究助理侯佳文為第一作者,孫濤研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃等資助。

圖1. 11個(gè)溫帶人工林樹種細(xì)根生長(zhǎng)的模式。

圖2.細(xì)根和葉片壽命的主要預(yù)測(cè)因子:(a) 細(xì)根壽命,(b) 落葉和常綠物種的葉片壽命,以及 (c) 僅落葉物種的葉片壽命。




