背景：根系分泌物對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)地下碳分配和養(yǎng)分循環(huán)至關(guān)重要。在亞熱帶地區(qū)，關(guān)于森林管理活動(dòng)（如間伐）對(duì)成熟森林根系分泌速率的影響鮮有研究。

方法：本實(shí)驗(yàn)以29年林齡的杉木人工林為研究對(duì)象，探究三種不同間伐強(qiáng)度條件下，即對(duì)照組（不間伐），輕度間伐（LIT，砍伐的30％樹木個(gè)體）和重度間伐（HIT，砍伐的70％樹木個(gè)體），根系分泌速率（單位質(zhì)量、長(zhǎng)度和面積）的變化模式。

結(jié)果：研究表明，根系分泌物速率在間伐后增加，并表現(xiàn)出明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)：即夏季較高而冬季最低。分泌物速率與微生物量碳和微生物量氮呈正相關(guān)。此外，根系分泌物速率與根尖數(shù)量和根系活力呈正相關(guān)。隨著根直徑的增加和比根面積的降低，根系釋放更多分泌物，表明杉木的采取資源保守型策略的根系更傾向于選擇促進(jìn)分泌物的釋放而不是通過優(yōu)化形態(tài)特征來(lái)獲取養(yǎng)分。此外，間伐總體上降低了杉木人工林的土壤總碳含量。其中，重度間伐條件下土壤總碳含量高于輕度間伐，這表明重度間伐條件下根系分泌物的增加可以減少土壤碳的損失。

結(jié)論：這些發(fā)現(xiàn)闡明了間伐如何通過改變土壤條件和根系特性來(lái)影響根系分泌物速率，同時(shí)有助于我們預(yù)測(cè)地下碳分配和養(yǎng)分循環(huán)對(duì)森林管理活動(dòng)的可能響應(yīng)。

根系分泌物是地下碳輸入的重要來(lái)源，在地下碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。根系分泌過程將大量有機(jī)碳不斷地從細(xì)根轉(zhuǎn)移到根際土壤中，從而增加土壤養(yǎng)分含量和微生物活性。因此，由根系分泌物介導(dǎo)的土壤養(yǎng)分循環(huán)是維持森林生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵過程。盡管根系分泌物在地下生態(tài)過程中的重要性已被廣泛認(rèn)知，但根系分泌物輸入模式對(duì)森林管理措施（如間伐）的響應(yīng)仍不清楚。

間伐是最重要的森林管理措施之一，通過減少林分密度、改善森林微環(huán)境和土壤資源條件，達(dá)到改變森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和功能的目的。以往研究表明間伐可以通過改變剩余樹木的光合利用效率來(lái)影響樹木生理代謝活動(dòng)。此外，間伐往往會(huì)增加森林冠層間隙，促進(jìn)植物葉片、莖和根生物量，同時(shí)有更多的碳水化合物用于儲(chǔ)存，這可能會(huì)增加過剩的碳從細(xì)根到土壤的運(yùn)輸。因此，我們假設(shè)間伐可促進(jìn)根系分泌物的釋放，并且輸入速率隨間伐強(qiáng)度的增加而增加。

根系分泌物已被確定為一種競(jìng)爭(zhēng)型和資源獲取型根系性狀。根系形態(tài)和生理性狀是影響根系分泌物的主要生物因素。最近的研究表明不同的細(xì)根性狀會(huì)導(dǎo)致不同的根系分泌物速率。然而，根系性狀在多大程度上影響森林間伐下根系分泌物的輸入模式尚不清楚。

以往研究表明根系分泌物隨著土壤養(yǎng)分和水分有效性的降低而增加，表明根系分泌過程是樹木對(duì)外部條件的應(yīng)激反應(yīng)。間伐通過改變林分小氣候和加速植物碎片分解來(lái)改善土壤資源條件，從而可能影響根系分泌物的輸入模式。

基于以上背景，本研究的研究目標(biāo)為：(1)量化不同間伐強(qiáng)度下杉木的根系分泌物輸入速率、細(xì)根特征和土壤理化性質(zhì)的季節(jié)動(dòng)態(tài)規(guī)律。(2)探討根系分泌物輸入模式與土壤特性和細(xì)根特性之間的關(guān)系。我們假設(shè)：(1)間伐能夠增加根系分泌物輸入速率，并且隨間伐強(qiáng)度的增加而增加；(2)間伐后根尖數(shù)量、根活性、比根長(zhǎng)和比根面積的增加以及根組織密度的降低，能夠刺激根系分泌物的釋放；(3)在土壤資源不稀缺的條件下，土壤特性對(duì)分泌物輸入速率有積極影響。

1.?根系分泌物輸入速率的變化規(guī)律

根系分泌物輸入速率表現(xiàn)出明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)性，即夏季最高，冬季最低（圖1）?？傮w上，與對(duì)照相比，LIT和HIT處理下單位根重分泌物速率分別提高了約3.0%（P > 0.05）和19.7%（P < 0.05）。此外，春季、秋季和冬季不同間伐強(qiáng)度間的分泌物速率無(wú)顯著差異。

圖1 不同間伐強(qiáng)度下，杉木的根系分泌物輸入速率的變化。LIT：輕度間伐，HIT：重度間伐。

2.?根系特征對(duì)間伐的響應(yīng)

HIT顯著增加了夏季根尖數(shù)量（P < 0.01），也顯著增加了夏季和秋季的根尖活性（P < 0.01；P < 0.05；圖2）。不同間伐強(qiáng)度下的比根長(zhǎng)在夏季和冬季也有顯著變化（P < 0.05；圖2）。此外，LIT在秋季增加了比根面積（P < 0.05；圖2）。與對(duì)照組相比，HIT在春季和冬季降低了根組織密度，而LIT增加了根組織密度（P > 0.05；圖2）。

圖2?在不同間伐強(qiáng)度下，杉木的(a)根徑、(b)根尖數(shù)、(c)根活性、(d)比根長(zhǎng)、(e)比根面積和(f)根組織密度的季節(jié)性變化。LIT：輕度間伐，HIT：重度間伐。

3.?土壤特性對(duì)間伐的響應(yīng)

土壤溫度和含水量在各季節(jié)間差異顯著（P < 0.001；P < 0.001）。土壤溫度在夏季較高，冬季較低，而土壤含水量在春季和秋季較高，冬季較低（圖3）。土壤總碳、氮也受季節(jié)的顯著影響。除春季外，對(duì)照組的土壤總碳含量最高，其次是HIT和LIT（P < 0.05）。土壤微生物生物量在HIT中最高，在LIT中最低?？傮w而言，間伐降低了春季和夏季的土壤總氮，同時(shí)增加了HIT中的微生物量氮（圖3）。

圖3 不同間伐強(qiáng)度下，土壤(a)溫度、(b)含水量、(c)總碳（TC）、(d)微生物量碳（MBC）、(e)總氮（TN）和(f)微生物量氮（MBN）的季節(jié)變化。LIT：輕度間伐，HIT：重度間伐。

4.?根系分泌物與土壤和細(xì)根性狀的關(guān)系

單位根質(zhì)量、長(zhǎng)度和面積的分泌物輸入速率與根直徑、根尖數(shù)和根活性呈正相關(guān)（圖4）。比根長(zhǎng)則與分泌物輸入速率負(fù)相關(guān)。單位根質(zhì)量、長(zhǎng)度和面積的分泌物輸入速率均隨土壤溫度、土壤含水量和微生物量碳和微生物量氮的增加而提高（圖5）。分泌物輸入速率與土壤總碳和總氮沒有顯著相關(guān)性（P>0.05；圖5）。

圖4?單位根質(zhì)量、長(zhǎng)度和面積的分泌物輸入速率和根直徑（a-c）、根尖數(shù)（d-f）、根活性（g-i）、比根長(zhǎng)（j-l）之間的雙變量關(guān)系。LIT：輕度間伐，HIT：重度間伐。

圖5單位根質(zhì)量、長(zhǎng)度和面積的分泌物輸入速率與土壤溫度（a-c）、含水量（d-f）、微生物量碳（g-i）、微生物量氮（j-l）之間的雙變量關(guān)系。LIT：輕度間伐，HIT：重度間伐。

1.?本研究對(duì)杉木根系分泌物輸入速率的種內(nèi)變異對(duì)間伐強(qiáng)度的響應(yīng)提供了新的見解。

2.?間伐可能增加了剩余樹木的光合產(chǎn)物，導(dǎo)致根系向土壤中分泌更多的可溶性碳。

3.?土壤溫度和含水量的季節(jié)性變化驅(qū)動(dòng)了分泌物輸入速率的時(shí)間動(dòng)態(tài)。

4.?間伐通過增加根尖的數(shù)量和根系活性來(lái)刺激夏季根系分泌物釋放速率。

5.?直徑越大和比根面積越小的根能夠釋放更多分泌物，表明成熟杉木林的根系更傾向于促進(jìn)分泌物的釋放而不是通過優(yōu)化形態(tài)特征來(lái)獲取資源。