森林作為陸地生態系統的主體，在減緩因溫室氣體排放造成的全球變化應對中發揮重要作用，同時森林土壤碳收支的不確定性也是制約量化陸地生態系統減緩溫室氣體排放的關鍵所在。伴隨演替進程影響著土壤有機碳自然積累，原生穩定性森林群落的地上-地下碳積累飽和非平衡的定量關系尚屬研究空白，特別是在量化森林生態系統固碳潛力中的參照作用尚未引起足夠的重視。

 

　　長白山原始闊葉紅松林作為我國溫帶地帶性頂極植物群落，在詮釋我國幼齡林居多為特點的溫帶森林的固碳潛力評估中作用不可替代，無論是采用現代的渦度相關儀碳通量觀測還是傳統測樹學調查對比研究。

 

　　細根周轉是影響土壤碳截獲的重要生物調控因子，能夠用于衡量植物-土壤（即地上-地下）有機碳積累非平衡關系，細根動態及其對土壤碳收支的貢獻對于科學認識和預測全球變化下森林生態系統固碳功能與潛力均具有重要的科學意義。

 

　　為此，中國科學院沈陽應用生態研究所界面生態研究團隊，在國家自然科學基金重點項目和國家重大基礎研究發展計劃（“973”計劃）項目的資助下，建立了研究我國溫帶森林碳、氮、水、溫多因子大規模的野外控制試驗平臺，聚集于全球變化下溫帶森林生態系統的固碳過程、機理和方法論，取得了一系列重要進展。

 

　　對長白山原始闊葉紅松林細根動態的6年調查研究顯示，細根生物量、生產量、死亡量和消失量均表現出明顯的季節動態。月細根量受前月氣候條件（如月平均溫、月降雨量）的影響，而月細根生產量則與當月的平均溫關系密切；細根生產量的季節動態與森林NPP的季節動態相似，與凋落物量的季節動態相反；總細根生產量占闊葉紅松林NPP的25%，經由細根向土壤輸入的碳量是地上凋落物的1.2倍。

 

　　施氮和控水雙因子模擬研究表明，闊葉紅松林細根量顯著降低47%，細根周轉至少增加1.4倍；即使在0-20 cm土壤層中，細根對氮、水的改變表現出明顯不同的響應特征，土壤表層（0-10 cm）氮有效性是細根形態結構的主要影響因子，而在土壤亞表層（10-20 cm）水分和養分有效性共同影響著細根的生長動態及其形態結構。這些研究成果闡明了溫度、降水和氮沉降對闊葉紅松林細根動態的影響，量化了細根對土壤碳的貢獻，為進一步準確評估全球變化背景下我國溫帶森林生態系統的固碳速率和潛力提供了數據支持。