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研究亮点
HIGHLIGHTS
1. 细根寿命呈现出明显的系统发育信号，并且在气候区、植物类型、菌根树种、根序和土层等分组中具有较强的变异。
2. 系统分析了多个生物、非生物因子对全球森林细根寿命影响的相对重要性大小，揭示出系统发育是最主要的驱动因子。
3.森林细根寿命在全球分布的基本格局是由系统发育、根性状和环境因素共同作用形成的，这一发现为今后通过地球系统模型预测细根寿命及其对全球变化的响应提供了重要的思路。
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研究背景
细根(直径≤2mm)是植物-土壤连续体中资源吸收的主要渠道，是树木代谢最活跃的器官之一。细根仅占森林生物量的0.5%-10%，但贡献了全球森林净初级生产力的10%-60% 。因此，研究细根及其动态(如寿命)对于理解陆地生态系统的生物地球化学循环至关重要。
由于直接观察细根寿命动态的困难性，将细根寿命与一些细根性状相关联起来，可以起到粗略预测细根寿命的作用。同时，在已知部分物种的细根寿命的前提下，通过物种间的系统发育关系来预测其他物种细根寿命也是有效的办法。先前研究指出细根寿命在不同生物区群间存在较强的变异，易受到一些环境因子，如温度、降水和土壤养分的影响。综上，上述因子可能在共同影响细根寿命，但是我们对各因子的相对重要性大小还尚不清楚。因此，分析细根寿命在全球分布的基本格局及其驱动因子，这将有助于我们更好地理解植物根系对全球变化的响应规律。
本研究使用收集的全球细根寿命观测数据，旨在 （1）揭示细根寿命的全球分布格局及其驱动因子；（2）厘清各生物因子和非生物因子对细根寿命的相对影响大小。
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研究方法
本研究在全球尺度上收集了来自76个物种的421条细根寿命观测数据（图1），通过构建系统发育树来检测细根寿命在物种间的系统发育信号，并分析了细根寿命与系统发育、细根性状、气候和土壤等因子之间的关系。此外，比较了上述各因子对细根寿命变异的相对影响大小。
图1｜细根寿命全球数据收集的概况
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研究结果
研究表明：细根寿命在气候区、植物类型、叶片习性、菌根类型、土壤深度和根序分组内存在显著差异（图2）。细根寿命在物种间呈现出明显的系统发育信号（图3）。此外，细根寿命与一些生物（如属分歧时间、根性状等）、非生物因子（如年均温、年降水、土壤C、N、P等）之间具有强相关性（图4）。相对重要性的分析结果指出进化历史（系统发育+物种）是调控根寿命全球分布格局的主要驱动因子，而其他因子相比之下较弱（图5）。
图2｜细根寿命在不同分组内的变异
图3｜系统发育对根寿命的影响
图4｜根寿命与各生物、非生物因子之间的关系
图5｜各因子对细根寿命的相对影响大小
Cite this article
Huang, Z.X., Lu, Z.Y., Li, F.B., Deng, Y., Wan, F.F., Wang, Q.C., Folega, F., Wang, J.S., Guo, Z.J. 2024. Evolution history dominantly regulates fine root lifespan in tree species across the world. For. Ecosyst. 11, 100211.
https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100211
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1. Trade-offs among fine-root phosphorus-acquisition strategies of 15 tropical woody species
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《森林生态系统(英文)》（Forest Ecosystems）是由教育部主管、北京林业大学主办的林学、生态学类的开放获取学术期刊。主要收录森林生态系统、森林群落、森林环境、遥感、气候变化、大数据等相关研究领域的高质量、原创性研究论文和评论性文章。影响因子4.1，在中科院期刊分区表中居农林科学大类一区，林学小类一区。
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森林生态系统FECS
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