马尾松林长期疏伐对细根生物量、形态与化学特征的时序动态影响及其碳循环意义

《Forest Ecology and Management》：Long-term thinning effects on fine root biomass, morphology, and chemistry in a Pinus massoniana forest

　　本文系统研究了不同强度疏伐干预6年与15年后马尾松林细根生物量、形态（比根长SRL、直径）和化学特征（碳含量、氮含量）的时序变化，揭示了疏伐通过调节土壤有机碳（SOC）、树木胸径（DBH）和树高驱动细根从"资源获取型"向"资源保守型"策略转变的新机制，为森林管理促进碳 sequestration 提供重要理论依据。

　　

Highlight

细根生物量的时序动态

细根生物量在不同疏伐强度和时间的交互作用下呈现显著变化（图1a、b）。所有处理组的细根生物量均随疏伐后时间推移而增加。对照组（CK）、低强度（LIT）和中强度疏伐（MIT）的总细根生物量存在显著时序差异（P?<?0.05）。2012至2021年间，CK、MIT、LIT和高强度疏伐（HIT）林地的总细根生物量分别增长17.36%、33.39%、29.37%和23.63%。中强度疏伐林地的总细根生物量在2012年显著高于其他处理（P?<?0.05），但到2021年时，高强度疏伐林地的细根生物量跃居首位。

细根性状的时序动态

本研究显示疏伐在6年和15年后均产生环境效应，植物通过改变细根性状进行适应。实验期间所有处理组的林冠郁闭度均随时间增加，由此引发的微环境变化降低了土壤容重和温度，提高了土壤含水量，进而加速凋落物分解和土壤氮矿化（Burton等，2000；Xiao等，2018）。这些土壤水分、养分有效性和容重的变化，共同驱动了细根性状的时序动态。具体而言，细根直径和碳含量随时间推移而增加，而比根长（SRL）和氮含量则下降。这些变化表明细根的觅食策略随疏伐后时间推移从资源获取转向资源保守。在6年时点，疏伐通过增加比根长和降低根直径，增强了细根的养分获取能力；到15年时点，低强度和中强度疏伐通过降低比根长、增加吸收根直径，促进了资源保存。细根性状的时序动态与树木大小（胸径和树高）及土壤有机碳（SOC）密切关联，表明疏伐通过调控细根功能来影响森林碳循环。

结论

本研究为不同疏伐强度下马尾松细根生物量与功能性状的时序变化提供了新见解。随着疏伐后时间推移，细根生物量、直径和碳含量增加，而比根长、氮含量和碳氮比下降。在6年时点，疏伐通过增加细根生物量和比根长、减小根直径来提升资源获取效率；到15年时点，低强度和中强度疏伐通过降低比根长、增加吸收根直径来强化资源保守策略。这些发现揭示了疏伐通过调节树木大小和土壤碳固存来影响细根性状的动态机制，为基于森林管理实践预测细根介导的碳循环提供了关键证据。