在“小根尖”上“大作为”的探路者——郭大立

有这样一个人，他长期做着翻土、挖根、剖根̷̷这些工作，这可不是在干农活，这是一名科研工作者做着根系研究工作。

这个人就是——北京大学教授郭大立。

郭大立长期从事森林生态系统植物根系-土壤系统结构与功能研究，重点领域包括根系菌根真菌结构与功能的生物地理学格局、吸收根及菌根真菌功能属性及动态、生态系统界面过程中根系的作用等，研究成果得到同行广泛认可。目前担任Journal of Ecology、New Phytologist、Global Change Biology等刊物编委。先后入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”、中国科学院“百人计划”。

作为研究生态系统生态学、根系及共生菌生态学和地下生态学的学者，郭大立的工作很多时候是和植物的根打交道。就像树根一样，他默默地扎入自己的研究领域，内敛而沉静地生长着。

生态系统生态学是一个很大的范畴，许多投身这个领域的专家学者都会有自己的研究角度。在做博士后之前，郭大立更多的是做大尺度上的研究，比如森林的破坏、火灾对土壤养分空间格局的影响等。在过去五年时间里，郭大立主要从事地下生态过程，尤其是树木根系构型、生理、周转等方面的研究。

说起当初选择将植物的根系作为主要研究对象，郭大立说，一方面是考虑到想选择一个更实在的研究对象，“植物的根是看得见，摸得着的”，另一方面是因为当时这方面的研究还有很多空白，研究者也不多。

“我一直很敬佩哈佛大学的生物学家威尔逊，他在《大自然的猎人：生物学家威尔逊自传》中建议年轻人选择空白、冷门，冷门反而机会多。他自己也是选择将蚂蚁作为研究对象，一辈子投入其中，跑遍了世界各地，是这方面的世界顶尖专家。他对我的影响很大。”

鉴于根系最先端的根尖在生态系统物质循环中扮演重要角色，郭大立花很大力气研究的一个问题就是细小的根的寿命，以期通过研究根的死亡律来探究大气碳转化为土壤碳的速率。郭大立介绍道：“大概在10年前，有人在美国科学院院刊上发表了一篇文章，把世界上所有直径小于2毫米的根的总生物量全算出来了，在别人的研究基础上，这位学者预测这些根每年死一次。

如果这样算来，植物每年生长量的三分之一用于这些小根，伴随着这些根的死亡，将是大量的碳回归到土壤。我们知道，土壤是一个巨大的碳库，其中所蕴含的碳的量是大气中的两倍，因此土壤库的微小变化都会对全球的碳平衡造成影响，如果这位学者的预测是准确的，那么根通过死亡向土壤输入的碳几乎可以抵消燃烧化石燃料所产生的碳。”

郭大立对此存有怀疑。通过研究，他首先阐明了根系死亡率测定方法中的两种主要方法——微根管法和碳同位素法——之间的区别，并发现植物根的死亡周期远没有一年那么短，由此他认为全球根周转向土壤输入的碳的量可能只有前人估计的30%左右，这一结果最终得到同行的较高评价。

同时，他发现那些很小的根，事实上差别很大，它们就像树枝一样分叉，而且分很多级，不同的分叉，寿命差别很大。通过研究不同分枝等级的细根的寿命和解剖结构，郭大立成功定义了树木细根系统中的功能性模块，明确提出细根系统先端的前2到3个分枝等级的根为吸收根，解决了长期以来无法准确准定吸收根的困难。

 对于为何选择如此细微的根作为研究切入点，郭大立说：“这和植物地上部分的研究选用叶子作为切入点类似，这些最小的根是根系中最活跃的根，它们在植物吸收养料的过程中起着至关重要的作用，它们也是更新最快的根，不断地向土壤输入碳。我们现在的最新研究表明直径小于0.5毫米的根的生命周期大概为一到二年，比这粗的根都能活很多年。”

也许是受了威尔逊研究小小蚂蚁的影响，郭大立也相信“small is big”。“这些小东西数量极其巨大，因此造成的影响是极其显著的。以前虽然同行中也有共识，但做的不多。我们希望通过我们的工作，能把地下这个‘黑箱’看得更明白点。”

作为对植物根系研究的自然延伸，郭大立还将把基础研究领域扩展到土壤碳循环，重点研究土壤碳循环对全球变化（包括大气及土壤持续升温，土壤水分胁迫的不断加剧，大气氮沉降等）的响应。土壤碳是目前全球变化研究中的一个热点，也是一个难点。根与土壤碳的关系非常密切，“目前大家把什么地方有多少土壤碳基本搞清楚了，但这些碳处于什么状态，是否稳定，温度升高、降雨变化对土壤碳有什么影响，都不清楚，可以说是‘a total mess’。”

郭大立对这种messy fields（混乱的领域）的兴趣是因为“混水才能摸到鱼”。在科研工作中，“水至清则无鱼”，越是混乱不清的地方越需要科学家去探索、去发现、去理清思路。2009初，郭大立开始了他的第三个国家自然科学基金项目，从植物凋落物（死亡的叶片及根等）与土壤碳稳定性之间的关系出发，探索中国温带亚热带主要森林生态系统土壤碳的稳定性的调控因子。

最近，他又获得了五年来的第四项国家自然科学基金，计划从2010年起在热带地区研究植物的功能属性对土壤碳稳定性的影响。凭借这方面较为扎实的基础，郭大立有信心在这一领域取得更大进展。

多年在生态系统生态学，尤其是植物根系研究方面的辛勤耕耘与积累，使得郭大立在近几年收获颇丰，并有望在不远的将来收获更多的果实。“我很喜欢北大的科研氛围，不急功近利，让我可以有经验、方法、知识上的积累，然后去做有价值的问题。我也希望我的研究行为本身可以创造价值，比如培养学生，教会他们独立思考，锻炼科学素养，这样的社会意义不亚于科研本身产生的价值。这也是我选择来北大教书的重要原因。”