近日，我院青年教师王冠在干旱区防护林退化与根际生态功能研究领域取得进展，相关成果以“From buffering to collapse: a hump-shaped rhizosphere response to shelterbelt forest degradation”为题发表于土壤学领域权威期刊Geoderma。
防护林是干旱半干旱区防风固沙、改善农田小气候和维持绿洲生态安全的重要生态屏障。然而，受气候变化、水分亏缺和长期管理压力等因素影响，北方干旱区防护林正面临树冠枯梢、生长衰退和死亡率升高等退化问题。传统观点通常认为，森林退化会导致地下生态功能持续下降，但地下过程是与地上过程同时衰退？还是存在阶段性缓冲？仍缺乏直接证据。
针对上述问题，研究团队以三类典型杨树防护林为研究对象，设置未退化、轻度退化、中度退化和重度退化四个阶段，系统采集根际土壤与非根际土壤样品，以根际效应为核心指标，定量刻画防护林退化过程中根际功能变化的非线性轨迹及其驱动机制。
研究发现，防护林根际效应并非随退化程度增加而简单线性下降，而是呈现明显的“驼峰型”响应特征。在未退化至轻度—中度退化阶段，土壤碳、氮、磷库，酶活性和微生物量的根际效应普遍升高或保持稳定；当退化进入重度阶段后，根际效应显著下降，部分指标甚至转为负值。这表明，退化早期植物根系可能通过增强根系分泌、调节根际微环境、促进微生物活性和养分周转等方式，形成阶段性的地下“缓冲效应”；而当退化超过一定阈值后，树冠衰退和光合碳输入不足会削弱根系—微生物互作，最终导致根际功能由缓冲转向崩塌。
该研究首次证实了防护林根际功能对生态系统退化具有非线性响应特征，提出了“缓冲—崩塌”转变的新认识，为干旱区退化防护林早期诊断和精准修复提供了理论依据和管理启示。
论文第一和通讯作者为水保学院青年教师王冠。研究工作得到了内蒙古自治区“揭榜挂帅”项目（2024JBGS0002）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2026.117816