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中国科学院地理科学与资源研究所研究员马泽清团队在亚热带树木细根寿命调控机制研究中取得重要进展，通过多树种比较和全球数据整合，较早系统量化了外源生物因子对吸收细根寿命的非线性影响，明确了病原微生物在调控细根周转中的重要作用。相关研究成果以“Delicate Trade-Offs: Nonlinear Multiple Biotic Constraints on Absorptive Fine Root Lifespan Across Trees”为题近日发表于《Ecology Letters》。

细根寿命是预测碳和养分循环的关键参数。传统观点认为，细根寿命主要取决于其构建"成本"：直径大且氮含量低的根通常寿命更长。然而，根系在土壤环境中受到多种生物因子的复杂交互影响，尤其是外源生物因子的作用在亚热带森林系统中尚未得到系统性评估。

研究团队在江西樟树亚热带同质园中布设了128根微根管，开展了近两年的持续监测，共获取61,221张根系图像，用以分析16个亚热带树种的吸收根（1-2级根）寿命。通过整合已发表的吸收根寿命数据，构建了一个跨生物群系的全球细根寿命可比较数据集。同时，团队还系统采集了根形态、构型、化学性状、叶片功能性状、根际线虫密度及微生物群落（如丛枝菌根真菌、病原真菌和细菌）等多维数据，全面评估了内源与外源生物因子对吸收根寿命的影响及其相对贡献。

结果显示，亚热带不同树种吸收根寿命存在显著差异（91至545天），根氮浓度是解释寿命变异最主要的内源因子。在外源生物因子中，病原真菌、病原细菌和食草线虫共同解释了36%的变异，其中病原微生物的贡献占28%，显著高于食草线虫（8%）。食草线虫通过机械损伤和化学诱导间接影响根寿命，作用相对缓和；而病原真菌通过分泌细胞壁降解酶类导致组织迅速腐烂，显著加速根系死亡。值得注意的是，病原微生物的贡献（28%）显著高于食草线虫（8%）。食草线虫通过机械损伤与化学诱导间接影响根系寿命，但其作用较病原微生物更为缓和；而病原真菌则通过分泌细胞壁降解酶类导致组织快速腐烂，从而显著加速根系死亡。

进一步分析表明，外源生物因子与根寿命之间存在显著的非线性负相关关系。在面对生物胁迫时，植物细根可能采取两种策略：“保守长寿命”型与“机会主义短寿命”型，反映出根系与土壤生物在长期协同进化中形成的动态平衡。

该研究填补了亚热带森林细根寿命研究的空白，为理解多重生物因子共同调控根寿命提供了系统性视角。各种生物因素和根系动态之间存在复杂相互作用和微妙平衡，在预测全球碳循环和群落动态时，必须综合考虑根系功能性状与土壤生物因子的交互作用——尤其在气候变暖与氮沉降加剧的背景下，病原微生物的激活可能进一步加速细根周转，从而显著影响生态系统功能。

图 树木根寿命的多维生物金字塔限制框架

论文第一作者为中国科学院地理科学与资源研究所曾文静博士，通讯作者为中国科学院地理科学与资源研究所马泽清研究员，其他作者还包括美国莫顿树木园的M. Luke McCormack博士，中国科学院地理科学与资源研究所吕云博士、刘源鑫博士，以及来自弗吉尼亚理工的甘慧洁博士、北京大学的王少鹏教授、华北电力大学的孔令才副教授和江西省科学院的李亮博士。

相关论文信息：

Zeng, W., McCormack, M.L., Lyu, Y., Liu, Y., Gan, H., Wang, S., Kong, L.C., Li, L., Ma, Z.Q.* (2025). Delicate Trade-Offs: Nonlinear Multiple Biotic Constraints on Absorptive Fine Root Lifespan Across Trees. Ecology Letters, 28, e70210. https://doi.org/10.1111/ele.70210