物候是地球生命活动的重要节律。物候变化被认为是生态系统响应全球变化最敏感的信号之一。相比于植物的地上物候，地下生物群落（尤其是根系与土壤微生物）的物候变化长期缺乏系统认知。根系与土壤微生物共同主导了陆地生态系统的地下碳循环，理解它们的物候响应对于预测生态系统的碳汇变化具有重要意义。然而，目前尚不清楚根系与土壤微生物在全球变化背景下是否具有一致的物候响应模式，以及这种变化将如何影响地下碳循环。

近日，浙江大学生命科学学院、植被结构功能与建造全国重点实验室陈伟乐课题组在Nature Communications在线发表了题为“Meta-analysis reveals asymmetric root and microbial phenology shifts under global change”的研究论文。该研究系统分析了根系与土壤微生物的生长季物候对增温、氮沉降、干旱、植被部分去除等全球变化因子的响应特征。

研究结果表明，根系与土壤微生物对全球变化的物候响应并不同步，唯增温导致的生长季开始提前现象在二者间表现一致。进一步分析发现，在全球变化影响下，根系与土壤微生物的物候变化与其呼吸通量变化在很大程度上是解耦的。因此，即使根系或土壤微生物的年呼吸总量并未显著改变，其生长季的开始和结束节点仍可能发生明显偏移。这意味着，仅关注呼吸速率或通量的变化，可能低估全球变化对地下生态过程及其稳定性的影响。

图1 | 全球变化下根系与土壤微生物生长季物候的转变

研究还发现，根系和土壤微生物生长季物候格局的改变，将可能显著改变自养呼吸（即根呼吸）与异养呼吸（即土壤微生物呼吸）的通量，从而对陆地生态系统碳平衡产生可量化的影响。仅变暖导致的土壤微生物生长季延长，就可能使全球异养呼吸增加2.5 ± 0.8 Pg C yr⁻¹（平均值±标准误），这一量级已接近当前全球陆地生态系统的年净碳汇量。

地下物候因观测困难而长期被全球碳循环研究所忽视。上述研究表明，地下物候对碳循环具有关键影响，将其纳入模型有助于更准确地预测生态系统未来的碳汇动态及气候反馈。

图2 | 根系和土壤微生物的物候转变所驱动的自养和异养呼吸通量变化

浙江大学生命科学学院博士研究生赵长兴为论文第一作者，陈伟乐研究员为通讯作者。生命科学学院博士研究生钱子豪、特聘研究员梁爽，以及北京大学王少鹏教授和美国莫顿树木园Luke McCormack博士为共同作者。研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、浙江省自然科学基金、浙江省领雁项目和教育部先导等项目的资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-73761-2