Глобальный анализ распределения корней в наземных биомах

Понимание и прогнозирование функционирования экосистем (например, потоков углерода и воды), а также роли почв в накоплении углерода требуют точной оценки распределения корней растений. В рамках всестороннего обзора литературы мы проанализировали характер распределения корней в наземных биомах и сопоставили распределение корней у различных функциональных групп растений. Мы создали базу данных, включившую 250 исследований корневых систем, разделили подходящие результаты по 11 биомам и рассчитали коэффициент глубины β для каждого биома (Gale and Grigal, 1987). β — простой числовой индекс распределения корней, основанный на асимптотическом уравнении Y = 1 − β, где d — глубина, а Y — доля корней от поверхности до глубины d. Высокие значения β соответствуют большей доле корней на глубине. В тундре, бореальных лесах и умеренных травянистых сообществах наблюдалось наиболее поверхностное распределение корней (β = 0,913, 0,943 и 0,943 соответственно): 80–90% корней располагались в верхних 30 см почвы. В пустынях и умеренных хвойных лесах распределение корней было наиболее глубоким (β = 0,975 и 0,976 соответственно); в верхних 30 см находилось лишь 50% корней. Запас корневой биомассы различался между биомами более чем на порядок — примерно от 0,2 до 5 кг/м². Наибольшая корневая биомасса отмечена во влажных тропических вечнозелёных лесах (5 кг/м²), однако в других лесных биомах и склерофилльных кустарниковых сообществах она была сопоставимой. В агроценозах, пустынях, тундре и травянистых сообществах корневая биомасса составляла менее 1,5 кг/м². Отношение корней к надземной части (R/S) было максимальным в тундре, травянистых сообществах и холодных пустынях — от 4 до 7; в лесных экосистемах и агроценозах оно было минимальным и составляло примерно 0,1–0,5. При сопоставлении функциональных групп растений в разных биомах оказалось, что у злаков 44% корней располагались в верхних 10 см почвы (β = 0,952), тогда как у кустарников в этом же слое находился лишь 21% корней (β = 0,978). Для всех деревьев умеренных и тропических лесов β составлял 0,970: 26% корней располагались в верхних 10 см, а 60% — в верхних 30 см. В целом среднемировое распределение корней во всех экосистемах характеризовалось β = 0,966 (r = 0,89); примерно 30%, 50% и 75% корней находились в верхних 10, 20 и 40 см почвы соответственно. Мы обсуждаем преимущества и возможные ограничения этого анализа применительно к корневой биомассе и функционированию корневых систем.