植物相关生长理论一直是生态学研究的重点，是研究器官、个体到生态系统的不同属性间关系的重要工具。其中，“收益递减”(diminishing returns) 理论指出，随着叶片质量的增加，其资源获取方面得到的收益会不断减小，这为我们进一步理解植物经济策略提供了重要的角度。尽管，先前研究已证实不同物种间的叶表面积与生物量的相关生长支持“收益递减”理论，但细根是否也遵循还尚不清楚（图1）。
图1｜细根“收益递减”假说的概念图
本研究在中国西南部西双版纳热带森林中设置了四个演替阶段（早期、中期、中后期和后期）的样地，并在每个样地的表层（0-10cm）采集了细根（直径<1mm）和土壤真菌样本（图2）。本研究分析了细根根长与质量之间的相关生长关系（L-M），并对其幂指数的主要影响因子进行了探究。
图2｜研究地点概况及样地内采样点的示意图
结果表明，L-M的幂指数<1，即细根根长存在“收益递减”现象。并且，演替后期森林的幂指数高于演替早期森林，这与细根在演替后期采取“自己做”(DIY) 的策略向演替早期“外包”(Outsourcing) 给真菌的策略间的过渡相一致（图3）。
图3｜细根根长与质量（L-M）相关生长关系的拟合图
通过使用“glmm.hp”包分析土壤条件、叶片功能性状、树种多样性和土壤真菌四大类因子对L-M幂指数的相对影响大小，结果表明土壤真菌多度是主要的驱动因子（共解释了58%的变异），其中根内生真菌的解释力最高（22%），其次是菌根真菌（10.41%）；其他三类因子作用较弱（图4）。
图4｜各因子对L-M幂指数相对影响大小的分析
总体而言，本研究强调了根内生真菌和菌根真菌是森林演替过程中细根经济策略的主要驱动因子，但前者受到的关注仍然较少。并且，相较于常用的比根长（SRL）指标，L-M幂指数在揭示细根资源获取策略的转变上可能具有更为重要的意义。
相关研究成果“Soil fungi lead to stronger ‘diminishing returns’ in fine-root length versus mass allometry towards earlier successional tropical forests”近日在线发表于Functional Ecology. 北京林业大学生态与自然保护学院博士生郭子健为论文第一作者，王襄平教授为通讯作者。博士生妙文豪、吕玥明也在该研究中作出了重要贡献。该研究得到了国家自然基金项目（32271652, 32201258）、云南省方精云生态学工作室项目、云南省基础研究专项重大项目（202101BC070002）的资助。
论文信息
标题: Soil fungi lead to stronger ‘diminishing returns’ in fine-root length versus mass allometry towards earlier successional tropical forests
期刊: Functional Ecology
类型: article
作者: Zijian Guo, Wenhao Miao, Yueming Lyu, Xiangping Wang*
时间: 2024-09-11
DOI: http://doi.org/10.1111/1365-2435.14654
