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)動力。然而，長期以來，無論是林學(xué)基礎(chǔ)研究還是林業(yè)可持續(xù)實踐，其研究重點通常集中在樹木的地上器官，而對根系的研究一直較為薄弱。細(xì)根的壽命和物候動態(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策略，還為闡明生產(chǎn)力形成機制和養(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)，至今仍存在較大爭議。

針對這一科學(xué)問題，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所孫濤研究員團隊利用微根管技術(shù)對東北溫帶常見的11個人工林樹種細(xì)根動態(tài)進行了長期定位跟蹤，建立了多物種的細(xì)根壽命與物候數(shù)據(jù)庫。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)根壽命顯著長于春夏季，進一步分析表明，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)動機制，為樹種精準(zhǔn)配置、土壤有機質(zhì)和土壤肥力維持提供了理論依據(jù);同時，對于提升土壤養(yǎng)分利用效率、改進人工林培育與經(jīng)營模式也具有重要的實踐意義。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。中國科學(xué)院沈陽生態(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。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團隊計劃等資助。

圖1. 11個溫帶人工林樹種細(xì)根生長的模式。

圖2.細(xì)根和葉片壽命的主要預(yù)測因子：(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。