植物根系與根際微生物間的相互作用顯著影響土壤有機(jī)碳分解，即根際激發(fā)效應(yīng)（Rhizosphere Priming Effect, RPE）。眾所周知，木本植物根系具有相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，根據(jù)形態(tài)和功能的差異可分為吸收根（absorptive roots）和運(yùn)輸根（transport roots）兩個(gè)部分。相比運(yùn)輸根，吸收根可能是引起根際激發(fā)效應(yīng)的主要部位。因此，根系碳分配（吸收根vs.運(yùn)輸根）及功能屬性與根際激發(fā)效應(yīng)間的關(guān)聯(lián)研究顯得尤為必要。
借助自然豐度13C同位素示蹤技術(shù)，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所地下生態(tài)過程組以多種木本植物幼苗為對象開展系列實(shí)驗(yàn)，旨在探尋吸收根碳分配及其功能屬性如何影響根際激發(fā)效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，根際激發(fā)效應(yīng)與吸收根碳分配間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（概念圖a）。相比以往忽略區(qū)分根系功能的研究結(jié)果，本研究所展現(xiàn)的相關(guān)關(guān)系更強(qiáng)，這直接證明不是運(yùn)輸根而是吸收根在引起根際激發(fā)效應(yīng)方面起主導(dǎo)作用。更重要的是，發(fā)現(xiàn)樹種間吸收根的比表面積能夠解釋單位吸收根生物量根際激發(fā)效應(yīng)的絕大部分變異（概念圖b）。原因在于比根表面積可調(diào)控根際沉積，因?yàn)楸雀砻娣e較小的根系通常具有較粗的直徑和較高的菌根真菌侵染率，所以該根系根際區(qū)域更大，微生物活性更高。本研究為根際激發(fā)效應(yīng)的尺度外推和模型嵌入提供了一條新路徑。
木本植物吸收根調(diào)控根際激發(fā)效應(yīng)概念圖
本研究以“Linking absorptive roots and their functional traits with rhizosphere priming of tree species”為題在Soil Biology & Biochemistry在線發(fā)表。中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所地下生態(tài)過程組助理研究員陰黎明為論文第一作者，沈陽生態(tài)所王朋研究員和北京大學(xué)朱彪研究員為共同通訊作者。本研究獲得國家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)，中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)B類和國家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目資助。
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