植物凋落物輸入引起的激發(fā)效應(yīng)越來越受到重視，即土壤有機(jī)碳分解加速或者降低的現(xiàn)象。當(dāng)前植物凋落物輸入對土壤碳激發(fā)效應(yīng)的影響幾乎無一例外地來自于葉凋落物；然而根凋落物輸入對土壤碳激發(fā)效應(yīng)的影響知之甚少。全球尺度上植物細(xì)根生物量和周轉(zhuǎn)約占陸地凈初級生產(chǎn)力的22%。而且，根凋落物在土壤里的平均駐留時(shí)間是葉凋落物的2倍還多，意味著根凋落物與微生物之間存在更重要的相互作用。木本植物細(xì)根可以按根序分級；而且不同根序間化學(xué)組成，周轉(zhuǎn)速率等均存在顯著差異。相比高級根，低級根通常具有較高的氮濃度和惰性碳（如酚類）和較低的非結(jié)構(gòu)性碳及碳氮比。這些差異可能會(huì)對凋落物分解和激發(fā)效應(yīng)產(chǎn)生截然相反的影響。但是，目前仍缺乏木本植物不同根序間激發(fā)效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)觀測。
為解決上述問題，地下生態(tài)過程組借助天然碳同位素示蹤技術(shù)，以成年杉木細(xì)根（1-5級）為研究對象，開展了12周的室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，在分解初期根分解速率隨著根序增加而增加，可能與高級別根（3-5級）較高的非結(jié)構(gòu)性碳和較低的酚類物質(zhì)含量有關(guān)（概念圖）。隨著分解過程的進(jìn)行，激發(fā)效應(yīng)由負(fù)變正，而且高級別根產(chǎn)生的激發(fā)效應(yīng)顯著高于低級別根。這可能由較高的真菌比例及酶活性所導(dǎo)致的（概念圖）。本研究首次給出了根序影響激發(fā)效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，表明根序分級在精確評估根凋落物對土壤有機(jī)碳分解影響方面的必要性。
本研究以“Priming effect varies with root order: A case of Cunninghamia lanceolata”為題在Soil Biology & Biochemistry在線發(fā)表。地下生態(tài)過程團(tuán)隊(duì)副研究員陰黎明和張廷爽為論文共同第一作者，王朋研究員為共同通訊作者。其他合作者來自于澳大利亞悉尼大學(xué)和加州大學(xué)圣克魯茲分校。本研究受到國家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)和國家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目的資助。
根序?qū)Ω纸膺^程及激發(fā)效應(yīng)的影響概念圖
