凋落物分解在維持森林生態系統生產力、碳儲量及群落演替等方面具有不可替代的作用和地位。自德國學者Ebermayer于1876年首次報道森林凋落物研究成果以來，有關凋落物的研究逐漸較多，迄今已成為森林生態系統定位監測中必不可少的內容。森林凋落物從廣義上可分為葉片凋落物、死亡根系和倒木3部分。
然而，長期以來國內外學者均較為關注葉片和倒木分解的研究，而忽視了根系分解。與季節性凋落的枯枝落葉相比，根系的死亡和分解在一年四季內隨時發生，具有持續向土壤輸入養分的功能。越來越多的研究表明，根系及菌根的生長、死亡和分解是森林有機質形成的主要途徑，其貢獻量要大于地上凋落物。然而目前對根系尤其是細根分解的研究非常薄弱。這在很大程度上限制了陸地生態系統生物地區化學循環模型的準確性。
中國科學院沈陽應用生態研究所生態化學計量課題組孫濤博士以小興安嶺闊葉紅松林為研究對象，對闊葉紅松林內35種木本植物的葉片和根尖（即一級根）進行了長達6年的定位分解實驗。研究發現，經過為期6年的分解，大部分的葉片被分解（77%左右）。然而，根系先端、直徑較細的根尖盡管具有較高的氮含量和較低的木質素含量，但是分解速率卻非常緩慢。經過6年的分解，根尖僅僅分解了35%左右。研究人員結合細根周轉率及凋落物產量數據，發現根尖及菌根對土壤穩定性有機質的貢獻要是地上葉片的1.6倍，是溫帶森林土壤有機質的主要來源。
同時，研究人員對分解的控制因素分析表明，與地上葉片分解的調控因素截然不同，氮含量及木質素/氮均不能解釋不同物種間根尖分解速率之間的差異，而一些經常被忽略的非結構性碳水化合物及次生代謝產物（酚及單寧酸）卻對細根分解速率起著主導作用。盡管這些碳屬性物質在根系組織中的含量非常低，但是對細根卻發揮了至關重要的保護和防御功能，也正是這些物質導致細根分解極其緩慢。該研究徹底顛覆了人們以葉片分解速率及其控制因素來推測根系分解的認識，對于全球碳循環模型參數矯正以及全球碳循環變化預測具有重要意義。
上述結果以‘Contrasting dynamics and trait controls in first-order root compared with leaf litter decomposition’為題發表于國際知名學術期刊《PNAS》雜志。生態化學計量學組孫濤博士為論文第一作者，王正文研究員為通訊作者。孫濤博士近年來一直在從事森林凋落物分解及根系生態學方面的研究，對我國東北溫帶森林凋落物分解進行了較為系統的研究，提出了次生代謝產物調控凋落物分解的假說。
該研究得到了國家重點研發計劃、中科院前沿局重點項目及國家自然科學基金的資助。
圖1. 不同菌根類型的葉片和根尖為期6年的分解過程
圖2. 細根分解調控因素概念圖
