亚热带湿地松人工林细根生产、周转、物候对氮添加的响应

Unraveling relationships between fine root dynamics and nitrogen (N) availability has long been a focal topic, however our understanding of how N availability influences fine root dynamics remain unclear. The main issues are (1) tradionally diameter-based root studies ignore the morphological, chemical, and functional heterogeneity within fine root systems, which contributes largely to the uncertainties in fine root dynamics; (2) studies linking fine root dynamics with N availability focus primarily on production and turnover, and less on root phenology (root initiation, peak growth, and growth cessation) especially in N-abundant tropical and subtropical forests. Given this, our study explores effects of varying rates and forms of N addition on the dynamic processes (production, turnover, and phenology) of two functional modules of fine roots (i.e. absorptive and transport fine roots) in slash pine (Pinus elliottii) forests by using the minirhizotron technique, and the underlying mechanisms. This will facilitate understanding the contribution of fine roots to net primary productivity of ecosystem and bridging the gap in fine root phenolgy studies in the context of N deposition.

细根动态与氮（N）可利用性关系是细根研究中的热点问题，然而目前关于N可利用性如何影响细根动态的认识尚不清楚，主要表现在：(1)传统研究更多基于直径研究细根动态，较少考虑细根系统内部异质性，这可能是导致二者关系存在较大不确定性的一个重要原因；(2)现有研究较少关注细根物候(根系萌生、生长峰值、生长停止)，尤其在N相对富集的热带、亚热带森林细根物候如何响应N沉降更鲜有报道。鉴于此，本项目拟选取N相对富集的亚热带人工湿地松林为研究对象，采用微根管法研究湿地松两种不同功能模块细根，即吸收根（1-2级根）与运输根（3-5级根）的生长、周转以及物候过程，并探索两种功能模块细根动态在不同N添加情景下(不同形态、剂量)的响应模式与潜在机制。本项目的开展将有利于准确估计细根对生态系统净初级生产力的贡献，同时弥补N沉降背景下细根物候研究方面的不足。

细根动态与氮可利用性关系是细根研究中的热点问题，然而目前关于氮可利用性如何影响细根动态的认识尚不清楚，主要表现在：(1)传统研究更多基于直径研究细根动态，较少考虑细根系统内部异质性，这可能是导致二者关系存在较大不确定性的一个重要原因；(2)现有研究较少关注细根物候(根系萌生、生长峰值、生长停止)，尤其在氮相对富集的热带、亚热带森林细根物候如何响应氮沉降更鲜有报道。鉴于此，本项目选取氮相对富集的亚热带人工湿地松林为研究对象，采用微根管法研究湿地松两种不同功能模块细根，即吸收根（1-2级根）与运输根（3-5级根）的生长、周转以及物候过程。结果发现：氮添加促进了地下吸收根的生长、死亡和周转，但对运输根的生命周期过程无影响；同时氮沉降也促进了外生菌根（吸收根与外生菌根真菌共生体）生产、延长了菌根寿命，但不影响其物候过程。氮沉降导致的吸收根周转加快，增加了植物向土壤的碳输入，在一定程度上解释了亚热带人工林土壤碳汇的形成机制。本项目研究成果将有利于准确估计细根对生态系统净初级生产力的贡献，同时也系统揭示了氮沉降增加的情境下，树木吸收根与共生真菌在满足植物水分和养分需求方面的协调与权衡。