Trends in Plant Science | 地理资源所寇亮团队发表关于“根系迭代效应”全新理论范式与量化方法的最新成果

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自上世纪80年代以来，根系生态学中以过程为基础的根系生长、周转、分解动态研究取得了蓬勃发展，这些过程决定了植物根源碳对土壤碳库的贡献。一方面，根系的生长和周转决定了根系向土壤输送碳的量，另一方面根系分解也决定了这些碳将有多少从土壤中释放出去。但此类根系动态研究多基于根系生长-死亡(碳输入)和分解(碳输出)的单过程，忽略了根系碳输入-输出过程的连续性和完整性，因此得到的结论可能是片面的。例如，快速的根系周转虽然向土壤中输送死亡根系凋落物，可能间接的促进土壤碳累积，但其对土壤碳汇功能的影响还取决于根系分解速率。同样，仅以分解为导向的根系动态研究可能也无法准确评估根系动态对土壤碳库的影响。目前，尚缺乏根系动态全过程视角评估根系对土壤碳库的影响和贡献的理论和经验研究。

更重要的是，根系生长、死亡、分解过程一年四季持续不断发生，特别是根系统中最末端的短命根模块。这类最细的根具有快速的生长周转和缓慢的分解，因此土壤中可能同时出现多个世代的活根同生群和处于不同分解阶段的死亡根系凋落物。这些跨世代的死亡根系凋落物可能长期存在于土壤碳库中，进行长达数十年的分解，因此需要进一步探究最细根凋落物碳的快输入-慢输出迭代效应对土壤碳库(特别是中等稳定碳库)动态的长期影响。

为此，我们在前期研究基础上(Kou et al., 2018 Nitrogen deposition increases root production and turnover but slows root decomposition in Pinus elliottii plantations. New Phytologist 218: 1450-1461. doi: 10.1111/nph.15066)，提出“根系迭代效应”的全新理论范式，即根系生长-死亡-再生长的多世代周转叠加依时序(前-中-后期)的渐进式根系分解，探究长时间尺度下根系碳输入-输出过程对土壤碳库动态的长期影响与贡献。此外，通过构建若干情景，深入探讨了根系迭代效应在根系统内部、稳态与非稳态生态系统中的分异特征以及自然与人为干扰下的响应规律；进一步阐释代际内和代际间的根过程互作对根系迭代效应的调控机制。该理论框架为理解土壤碳循环及生态系统对全球变化的响应提供了新视角，促进根系动态过程研究在真正意义上走向地下碳汇功能的同时，进一步发展了根系结构-功能关系理论。

研究成果近期在线发表于Cell Press旗下综述期刊《Trends in Plant Science》，并入选特刊主题封面。第一作者为中国科学院地理科学与资源研究所的寇亮研究员和马宁博士生(共一)，通讯作者为寇亮研究员，合作者包括法国国家科研中心Grégoire T. Freschet、美国莫顿植物园M. Luke McCormack以及中国科学院地理科学与资源研究所李胜功研究员。该研究得到了国家自然科学基金及法国卓越实验室基金等资助和支持。

图1 根系迭代效应理论框架图

论文信息：

Kou Liang#*, Ma Ning#, Grégoire T. Freschet, M. Luke McCormack, Shenggong Li. 2025. Iterative effects: a new paradigm for root dynamics. Trends in Plant Science, doi: 10.1016/j.tplants.2025.05.018. 论文链接：https://authors.elsevier.com/a/1lIFs4rGdjeCUX.

Kou Liang*, Jiang Lei, Fu Xiaoli, Dai Xiaoqin, Wang Huimin, Li Shenggong*. 2018. Nitrogen deposition increases root production and turnover but slows root decomposition in Pinus elliottii plantations. New Phytologist 218: 1450-1461, doi: 10.1111/nph.15066. 论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.15066.