气候变暖对青藏高原东缘季节性冻土区亚高山针叶林主要树种根系生长和生理活性的影响

季节性冻土是全球中高纬度和高海拔地区普遍存在的自然现象，而气候变暖将改变季节性冻土的时空格局，这无疑对植物根系产生直接影响，但关于气候变暖下季节性冻土对根系的影响研究甚少。青藏高原是IPCC预测的增温明显区域，且是典型的季节性冻土区，因此该区亚高山针叶林对于全球变暖及其影响下季节性冻土变化的响应更值得关注。本研究以亚高山针叶林主要树种（粗枝云杉、红桦）幼苗为材料，通过红外辐射加热器增温的长期野外原位控制试验，运用植物生态生理学方法及质谱和电子显微镜等技术，在生长季和土壤冻融关键期观测：幼苗生长和根系生长特性；质膜组分、呼吸及养分吸收等生理功能；导管及线粒体等解剖结构，试图揭示气候变暖对植物根系生长与生理功能的影响；阐明根系对气候变暖导致的季节性冻土变化的响应；探讨植物地上生长与根系生长和生理特性的关联。有利于加深根系生态学的理论研究和全面认识亚高山针叶林地下过程对气候变化的响应机制。

季节性冻土是全球中高纬度和高海拔地区普遍存在的自然现象，而气候变暖将改变季节性冻土的时空格局，这无疑对植物根系产生直接影响，但关于气候变暖下季节性冻土对根系的影响研究甚少。青藏高原是IPCC预测的增温明显区域，且是典型的季节性冻土区，因此该区亚高山针叶林对于全球变暖及其影响下季节性冻土变化的响应更值得关注。..本研究以亚高山针叶林主要树种（云杉、冷杉）幼苗为材料，通过红外辐射加热器增温的长期野外原位控制试验，基于根系分级理论，以根序分级为单位，在生长季和土壤冻融关键期研究了幼苗生长、根系生长及生理特性，试图揭示气候变暖对植物根系生长与生理功能的影响；阐明根系对气候变暖导致的季节性冻土变化的响应；探讨植物地上生长与根系生长和生理特性的关联。研究结果表明：增温在生长季初期（4月）能促进细根的生长，并且能促进细根的周转，云杉的细根周转主要集中在前四级根。增温在生长季的初期（4月）和晚期（9月）降低了根系的C、N含量，而在非生长季提高了根系N含量。另外，增温在4月提高了根系非结构性碳水化合物（NSC）（特别是可溶性糖）含量，但在12月降低了NSC（包括可溶性糖和淀粉）含量。根系的TTC还原活力在4月显著高于其他两个月份。增温对树木根系的影响是因根级和所处生长季的不同而不同的。低级根（一般来说为前3级或4级根）对增温更敏感，特别是在生长季初期的4月和非生长季的12月。增温将促进根系向土壤的碳输入，而且冬季温度的任何变化都可能大量改变陆地生态系统的库强度。该结果有利于加深根系生态学的理论研究和全面认识亚高山针叶林地下过程对气候变化的响应机制。..本项目严格按照计划要点，圆满完成了科研任务。依托本项目，撰写完成论文8篇，先已发表4篇（均为SCI收录），接收待刊2篇（1篇SCI论文），另有2篇投稿在审。并逐步培养了根系生态学的研究队伍，参与该项目的人员中有两人晋升为正高级职称，参与该项目的研究生共计6名，已毕业研究生3名（1名博士和2名硕士），现有3名研究生（1名博士生和2名硕士生）在读。