图1：根系形态-生理功能形状的权衡

图2：基于根系资源利用策略的植物修复功能预测模型

图3：重金属污染土壤中树木根系类型分类

土壤重金属污染是当前全世界关注的重要环境问题，植物修复是一种对环境友好、易操作且经济有效的措施。在重金属污染土壤中，植物一方面需要从土壤中吸收营养用于维持生长和生存，同时需要在组织中积累重金属以实现对重金属的提取或固定，且重金属积累量的增加往往伴随生长量的下降，这一机制被称为“生长-防御”权衡机制。探索树木在重金属污染条件下生长和重金属积累之间的权衡机制，对提高植物修复效率至关重要。

近日，亚林所生态修复团队从“经济谱”角度，揭示了重金属污染环境中植物权衡生长和植物修复功能的“经济学”策略。研究发现，极端重金属污染条件下，根系功能性状之间不仅存在经典的资源“获取型-保守型”策略的权衡，还存在根系大小和形状与根组织密度之间的权衡、离子组元素之间的权衡以及根系干物质含量和重金属积累量之间的权衡，具有多维“经济谱”特征；同时发现，根系功能性状之间的这些权衡或矛盾可通过根系对Mn、Zn和Fe等二价阳离子的选择性吸收得以缓解。该研究成果以“镉胁迫诱导的杞柳组织离子组变异及其对镉运输的影响”为题发表在《林业科学》，亚林所已毕业硕士研究生舒婉钦为第一作者，王树凤副研究员为通讯作者。

同时，研究提出重金属积累的“生物量成本”这一概念，并构建基于根系功能性状的植物修复物种筛选模型：资源“获取型”根系能够促进重金属的转移能力，具有较低的生物量成本；而资源“保守型”根系有利于重金属的生物富集,具有较高的生物量成本，该模型可用于指导污染土壤生态修复过程中的物种选择。该成果拓展了传统生态学中的“经济谱”理论，首次提出“生物量成本”并进行定量化，这一概念被生态学权威期刊《Journal of Applied Ecology》（一区，IF2022=5.7）评价为“The biomass cost is an innovative and interesting measure to evaluate plant strategies under trace element stress.”（“生物量成本”是评估微量元素胁迫下植物策略的一个创新且有趣的指标），研究成果以“Linking root traits to phytoremediation in trees and shrubs: Implications of root economics spectrum”（根系功能性状与植物修复之间的关联暗示根系经济谱的存在）于2023年12月在该杂志发表，王树凤副研究员为第一作者，陈光才研究员为通讯作者。