植物不为人知的第二套根系正在改写气候规则

这项发表于《自然-通讯》期刊的研究揭示了此前未被认识的根系分布模式，改变了我们对生态系统如何响应环境条件变化的理解。更重要的是，研究指出植物可能将固定碳运输并储存在比当前认知更深的土层——根据世界气象组织三月发布的《全球气候状况报告》，当前二氧化碳浓度正处于80万年来的最高值，这一发现可谓及时雨。

论文第一作者、纽约大学环境研究系助理教授吕明真解释："理解植物根系生长位置至关重要，更深的根系可能意味着更安全、更长久的碳储存。深层更严苛的环境条件可能阻止以碎屑为食的微生物将碳释放回大气。我们现有的生态观测和模型通常止于浅层；由于观测深度不足，我们可能忽略了深埋地下的天然碳储存机制。"

研究团队利用美国国家生态观测站网络（NEON）数据检测根系深度。NEON数据库包含地表以下6.5英尺（约2米）的土壤样本，远超传统生态研究的一英尺（约0.3米）深度。这种前所未有的探测深度使研究人员能发现额外的根系分布模式，涵盖从阿拉斯加苔原到波多黎各雨林等不同气候带和生态系统类型。

科学家的研究聚焦三个核心问题——均以深入理解植物资源获取策略及其应对环境变化的适应力为目标：

• 根系丰度如何随深度变化？
• 哪些因素影响根系随深度的分布？
• 与表层土壤相比，深层土壤养分是被细根均等利用、利用不足还是过度开发？

研究人员发现近20%的研究生态系统存在根系在垂直剖面上出现双峰分布的现象。这些植物的第二层根系通常深埋于三英尺（约0.9米）以下，并与富营养土壤层重合，表明植物通过未知的生长方式获取额外养分。

"当前对根系的理解确实过于肤浅。在地表之上，我们拥有'鹰眼视野'——这得益于卫星和遥感技术；但在地下，我们只有'鼹鼠视力'，"曾在圣塔菲研究所担任奥米迪亚研究员、并在斯坦福大学从事博士后研究的吕明真指出，"有限的地下视野意味着我们无法全面评估植物在深层土壤储碳的潜力。"

共同作者阿夫尼·马尔霍特拉（其主导的伴生研究探索了根系分布与土壤碳储量的关联）补充道："植物深根在特定条件下可能增加土壤碳储存，也可能因刺激土壤微生物活动导致碳流失。这一发现为研究双峰根分布模式如何影响养分流动动态、水循环及土壤长期固碳能力开辟了新方向。"

吕明真总结道："科学家和政策制定者需要更深入地观察地球表层之下，因为这些被忽视的深层土壤可能蕴藏着理解和管控快速变化气候中生态系统的关键密码。好消息是植物可能已在自然减缓气候变化方面发挥出超乎我们认知的积极作用——我们只需更深入地挖掘就能充分理解其潜力。"

该研究合作机构包括波士顿学院、哥伦比亚大学、达特茅斯学院、莫顿树木园、国家生态观测站网络-巴特尔研究所、太平洋西北国家实验室及斯坦福大学。