大量证据表明，土壤是改善径流水质、减少峰值流量、储存水供树木使用和城市地下水补给的神奇工具。我们也知道，土壤中的树木基本上是“附加能力”——也就是说，虽然从第一天开始，土壤就完成了上述所有工作，但随着树木的生长和成熟，树木减少峰值流量和储存(通过拦截和蒸散)的能力会加速。当这种情况发生时，树木也在为土壤柱中的微生物提供糖和碳水化合物，这些糖和碳水化合物是土壤生态系统的能量来源。

然而，在许多气候条件下，树木在11月左右到3月左右处于休眠状态。在那段时间里，土壤柱中的微生物发生了什么变化?(当我说“微生物生命”时，我指的是菌根真菌生命和共生的树根。菌根在所有寒带和温带森林以及大部分但不是全部的热带森林中都有发现。)没有了来自树木的糖和碳水化合物的来源，土壤还能改善雨水径流的质量吗?

没有一棵树的根会完全休眠。

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温带森林

在温带雨林中，比如太平洋西北地区(PNW)的热带雨林，树根及其菌根全年都非常活跃。冬季是西北太平洋地区的雨季，雨水刺激了任何地面冻结深度不超过15厘米的地方的菌根活动。即使在北方森林中，也有几厘米厚的解冻土壤使树根和菌根保持活跃。

菌根不能在任何重要的时间内储存能量(未知，但最多可能是几天)——树木可以为它们储存能量。树木通常会将其年糖产量的5%用于支持菌根菌落;168博金宝一年四季都是这样。树根不会让它们的菌根菌落在冬天死亡，然后在来年春天重新定居。相反，树木通过它们的储备(常绿植物的针和落叶植物的根)在四季中供养这些菌根菌落，或者在生长季节直接通过光合作用。全世界90%以上的树木必须有菌根捕获的大量营养物质(磷和氮)才能生存。由于这些菌落在太平洋西北地区这样的温带雨林中全年都很活跃，渗透到树木附近地面的磷和氮总是会被菌根吸收，并在全年中转化为糖。

与同一地区城市环境中的种植洞相比，温带雨林中的菌根活动非常活跃。在温带雨林中，树根上的菌根负责向这些森林提供它们每年使用的80%以上的氮(N)和磷(P)。然而，在城市地区，氮和磷是雨水径流中最令人担忧的两种污染物。为什么成熟森林与城市景观中氮(N)和磷(P)的值存在差异?

氮和磷对树木和植物的生长至关重要，几乎没有例外，因此成熟森林里的所有生物都在追逐它们。由于在成熟的森林中，利用氮和磷的生物种类繁多，很少有生物能够以径流的形式逃离系统。具有菌根系统的成熟森林可以优化现有资源，包括这些相对稀缺的元素。

城市景观具有坚硬光滑的表面，与森林相反。森林就像一块巨大的海绵，而城市就像一个巨大的筛子。雨滴下落，在流向溪流的过程中几乎没有障碍。落在城市里的10滴雨滴中，有5滴落在了小溪里。这5滴未被菌根过滤的每一滴都携带着磷、氮、碳、重金属、细菌等等。正因为如此，许多磅的氮和磷通过城市景观进入小溪。藻类对这些氮和磷的反应最快，会尽可能快地生长——然后它会大量繁殖，从水中吸走氧气，导致溪流中几乎所有的动物窒息而死。

寒冷(北方)森林或针叶林

北方森林是世界上最大、最寒冷的森林。针叶林几乎完全是一种低多样性的针叶树(松树、冷杉、云杉和落叶松)，它们的叶子、芽和种子每年有50到130天的生长期。由于气温远低于冰点(<-50华氏度/<-50摄氏度)，北方森林的地面部分每年有220天至300天处于休眠或静止状态。

针叶林的地面在冬天会结冰，但冬天也会带来许多英尺厚的绝缘雪，这大大延长了根和菌纹生长的秋季。当这些土壤低于冰点(-2C到-3 C，或25华氏度)时，这些北方树的根和菌根也能生长。地面上的空气温度可能低于-50°F/-50°c，但土壤从来没有那么冷，它们从来没有永久冻结固体(永久冻土)。北方针叶树的根浅而广，被菌根覆盖，在8到16英寸的土壤中，在针垫下，在冬天，是一层雪毯。当太阳终于升起的时候，它会持续几个月的光照，解冻冻土，为树根和菌根真菌提供水分，以迎接另一个快速而激烈的生长季节。

赤道(热带)森林

热带森林总是温暖的，无论是晚上还是白天(70华氏度/20摄氏度到90华氏度/30摄氏度)。正因为如此，它们永远处于超速运转的状态，是地球上最具生产力的生态系统。

令人惊讶的是，热带森林的土壤非常贫瘠，几乎是贫瘠的，因为数百万年的暴雨将土壤中的营养物质和矿物质冲洗或淋出。如果没有庞大多样的菌根网络，几乎所有这些元素都会被冲走。

热带雨林

热带雨林每年有300到360天的叶子、花朵和种子生长。然而，它们的根和菌根每年365个昼夜都是活跃的。森林地面上的枯叶、树枝和树干消失得如此之快，似乎不自然。这些森林从未被关闭过，没有缓慢的时间，它们在雨水、阳光、岩石和菌根真菌中运行了数百万年。

热带旱林

热带干旱森林在旱季落叶，每年叶子、花朵和种子生长的天数约为245至275天。但在地下，它们的根和菌根真菌一年四季都在忙着清除水和矿物质，以换取糖。

热带云雾林

这些常绿森林是地球上最小和最潮湿的(<400英寸/1000厘米)。它们也是最酷的热带森林类型。树枝完全被附生植物覆盖，其中许多是兰花、苔藓和地衣。菌根菌丝非常丰富，可以看到它们生长在活树的树枝和树干上。

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亚历克斯·志高(Alex Shigo)在他的名著《100棵树的神话》(100 Tree Myths)的封面上，用电子显微镜拍摄了一张著名的照片，照片上是1月的一天，在新罕布什尔州10厘米厚的冻土下，一棵白松(P. strobus)的根系上的根和菌根活动。那天他拿了一堆样本，结果都一样，封面上的那张只是那次抽样的一张照片。

简而言之，菌根的活动在冬天肯定会减慢，但它们不会进入休眠状态。同样，在温带雨林的未冻土层中，土壤中的水质处理在冬季也不会停止。事实上，菌根的活性和养分吸收可能是更多的在氮和磷的吸收方面比夏季活跃，但这还没有被测量。

不管它们生长在什么气候地区，树木都会优化它们的菌根群落，直到死亡。树木死亡后，菌根会优化树木，清除其残骸中的碳。这几乎是圣经中所说的，共生贯穿于树生命周期的开始、中间和结尾。

L. Peter MacDonagh, FASLA，是明尼苏达州明尼阿波利斯市隼隼设计集团的科学和设计总监。

图片:Roo军费/Cc by nc - nd 2.0，朱莉娅·麦迪森/Cc by nc - nd 2.0