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北京林业大学生态与自然保护学院

花匠小妙招
2024-09-29 03:55

细根在陆地生态系统碳和养分循环中发挥着极其重要作用。尽管如此，关于细根生物量(FRB)和生产力(FRP)的驱动因素，当前研究主要集中在非生物因素、功能性状和多样性的影响上，而对异速生长限制—这一生物量资源分配关键机制的关注还比较少。

为此, 我们利用中国华北地区暖温带山地4种典型林分(桦木林、栎林、落叶松和松林)的216个土芯(内生长芯)，对24个样地的FRB 和FRP进行了估计，并测定了林分因子、多样性、土壤特性以及功能性状(叶、茎和细根)。研究检验了FRB、FRP、地上生物量(AGB)、叶片生物量和功能性状之间的相关生长关系，并分析了相关生长、依赖大小的生长策略、质量比和互补效应对FRB和FRP的直接和间接影响。

研究结果表明，无论是在土芯水平还是样地水平，FRP与FRB均存在稳定的相关生长关系，且前者支持了代谢相关生长理论(MST)对于叶片的预测 (幂指数= 1)（图1）。

图1 |细根生产力和生物量在土芯水平和样地水平的关系

与以往多数研究结果相反，我们发现，在样地尺度上，FRB和FRP都与AGB或叶生物量呈负相关或不显著的关系（图2）。

图2 | 细根生物量、生产力和地上或叶器官生物量之间的关系

相反，我们发现，较高的AGB导致更保守的树木生长策略(叶和细根)，从而导致较低的FRB，进而又通过异速生长限制降低了FRP（图3）。

图3 | 地上生物量、功能性状、异速生长、土壤肥力和多样性对样地水平细根生物量和生产力影响的路径模式图

另外，我们还评估了多样性和这些因素的相对强弱。如果类似于以往研究，在多元分析中不考虑细根生产力和生物量间的相关生长关系，我们发现这可能会高估互补效应对细根生产力的影响（图4）。因此，我们建议应深入研究异速生长关系，以更好地了解互补与质量比效应、林分因素和环境如何共同影响细根动态。

图4 | 环境因素、林分因子、多样性和相关生长限制对细根生物量、生产力影响的层次划分分析

我们发现随树木、林分大小变化的生长策略和相关生长关系是细根生物量和生产力的重要驱动因素, 该机制将有助于今后通过地上器官来更准确地估计细根碳动态，从而更好地评估局部乃至全球的森林碳汇。

相关研究成果“Size- dependent growth strategy and allometry, but not complementarity, as major drivers of fine-root biomass and productivity across warm-temperate forests”于2024年4月发表于European Journal of Forest Research. 论文的第一作者为北京林业大学生态与自然保护学院博士研究生妙文豪，王襄平教授为通讯作者。博士生郭子健、吕玥明、王雪梅也在该研究中作出了重要贡献。本研究得到了国家自然基金(32271652)、云南省方精云生态学工作室项目、云南省基础研究专项重大项目(202101BC070002)的资助。

论文信息：

Wenhao Miao, Zijian Guo, Yueming Lyu, Xuemei Wang, Xiangping Wang (2024) Size- dependent growth strategy and allometry, but not complementarity, as major drivers of fine-root biomass and productivity across warm-temperate forests. European Journal of Forest Research, DOI: 10.1007/s10342-024-01689-7.

原文链接：

https://link.springer.com/article/10.1007/s10342-024-01689-7

https://www.researchgate.net/publication/380346894_Size-dependent_growth_strategy_and_allometry_but_not_complementarity_as_major_drivers_of_fine-root_biomass_and_productivity_across_warm-temperate_forests