森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在減緩因溫室氣體排放造成的全球變化應(yīng)對中發(fā)揮重要作用，同時(shí)森林土壤碳收支的不確定性也是制約量化陸地生態(tài)系統(tǒng)減緩溫室氣體排放關(guān)鍵所在。，伴隨演替進(jìn)程影響著土壤有機(jī)碳自然積累，原生穩(wěn)定性森林群落的地上-地下碳積累飽和非平衡的定量關(guān)系尚屬研究空白，特別是在量化森林生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力中的參照作用尚未引起足夠的重視。
長白山原始闊葉紅松林作為我國溫帶地帶性頂極植物群落，在詮釋我國幼齡林居多為特點(diǎn)的溫帶森林的固碳潛力評估中作用不可替代，無論是采用現(xiàn)代的渦度相關(guān)儀碳通量觀測還是傳統(tǒng)測樹學(xué)調(diào)查對比研究。
細(xì)根周轉(zhuǎn)是影響土壤碳截獲的重要生物調(diào)控因子，能夠用于衡量植物-土壤（即地上-地下）有機(jī)碳積累非平衡關(guān)系，細(xì)根動(dòng)態(tài)及其對土壤碳收支的貢獻(xiàn)對于科學(xué)認(rèn)識和預(yù)測全球變化下森林生態(tài)系統(tǒng)固碳功能與潛力均具有重要的科學(xué)意義。
為此，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所界面生態(tài)研究團(tuán)隊(duì)，在國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國家重大基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃973計(jì)劃項(xiàng)目的資助下，建立了研究我國溫帶森林碳、氮、水、溫多因子大規(guī)模的野外控制試驗(yàn)平臺，聚集于全球變化下溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳過程、機(jī)理和方法論，取得了一系列重要進(jìn)展。
對長白山原始闊葉紅松林細(xì)根動(dòng)態(tài)的6年調(diào)查研究顯示，細(xì)根生物量、生產(chǎn)量、死亡量和消失量均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)。月細(xì)根量受前月氣候條件（如月平均溫、月降雨量）的影響，而月細(xì)根生產(chǎn)量則與當(dāng)月的平均溫關(guān)系密切；細(xì)根生產(chǎn)量的季節(jié)動(dòng)態(tài)與森林NPP的季節(jié)動(dòng)態(tài)相似，與凋落物量的季節(jié)動(dòng)態(tài)相反；總細(xì)根生產(chǎn)量占闊葉紅松林NPP的25%，經(jīng)由細(xì)根向土壤輸入的碳量是地上凋落物的1.2倍；上述研究成果發(fā)表在Plant and Soil (Wang et al., 2016, 400 (1): 275-284)。
施氮和控水雙因子模擬研究表明，闊葉紅松林細(xì)根量顯著降低47%，細(xì)根周轉(zhuǎn)至少增加1.4倍；即使在0-20 cm土壤層中，細(xì)根對氮、水的改變表現(xiàn)出明顯不同的響應(yīng)特征，土壤表層（0-10 cm）氮有效性細(xì)根形態(tài)結(jié)構(gòu)的主要影響因子，而在土壤亞表層（10-20 cm）水分和養(yǎng)分有效性共同影響著細(xì)根的生長動(dòng)態(tài)及其形態(tài)結(jié)構(gòu)。這些研究成果闡明了溫度、降水和氮沉降對闊葉紅松林細(xì)根動(dòng)態(tài)的影響，量化了細(xì)根對土壤碳的貢獻(xiàn)，為進(jìn)一步準(zhǔn)確評估全球變化背景下我國溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳速率和潛力提供了數(shù)據(jù)支持。上述成果發(fā)表在PLoS ONE (Wang et al., 2012, 7(3): e31042)期刊上。
