森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在減緩因溫室氣體排放造成的全球變化應(yīng)對中發(fā)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(tài)系統(tǒng)減緩溫室氣體排放關(guān)鍵所在。，伴隨演替進程影響著土壤有機碳自然積累，原生穩(wěn)定性森林群落的地上-地下碳積累飽和非平衡的定量關(guān)系尚屬研究空白，特別是在量化森林生態(tài)系統(tǒng)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(xiàn)代的渦度相關(guān)儀碳通量觀測還是傳統(tǒng)測樹學(xué)調(diào)查對比研究。
細根周轉(zhuǎn)是影響土壤碳截獲的重要生物調(diào)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(guān)系，細根動態(tài)及其對土壤碳收支的貢獻對于科學(xué)認(rèn)識和預(yù)測全球變化下森林生態(tài)系統(tǒng)固碳功能與潛力均具有重要的科學(xué)意義。
為此，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所界面生態(tài)研究團隊，在國家自然科學(xué)基金重點項目和國家重大基礎(chǔ)研究發(fā)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(guī)模的野外控制試驗平臺，聚集于全球變化下溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)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(tài)的6年調(diào)查研究顯示，細根生物量、生產(chǎn)量、死亡量和消失量均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)動態(tài)。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(chǎn)量則與當(dāng)月的平均溫關(guān)系密切；細根生產(chǎn)量的季節(jié)動態(tài)與森林NPP的季節(jié)動態(tài)相似，與凋落物量的季節(jié)動態(tài)相反；總細根生產(chǎn)量占闊葉紅松林NPP的25%，經(jīng)由細根向土壤輸入的碳量是地上凋落物的1.2倍；上述研究成果發(fā)表在Plant and Soil (Wang et al., 2016, 400 (1): 275-284)。
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(zhuǎn)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(xiàn)出明顯不同的響應(yīng)特征，土壤表層（0-10 cm）氮有效性細根形態(tài)結(jié)構(gòu)的主要影響因子，而在土壤亞表層（10-20 cm）水分和養(yǎng)分有效性共同影響著細根的生長動態(tài)及其形態(tài)結(jié)構(gòu)。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(tài)的影響，量化了細根對土壤碳的貢獻，為進一步準(zhǔn)確評估全球變化背景下我國溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳速率和潛力提供了數(shù)據(jù)支持。上述成果發(fā)表在PLoS ONE (Wang et al., 2012, 7(3): e31042)期刊上。
