根際激發(fā)效應(yīng)(Rhizosphere priming effect, RPE)是重要的根際過程之一,定義為與無根土壤相比,植物根際活動(dòng)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)分解的促進(jìn)或抑制。這一過程受到植物根系-土壤有機(jī)質(zhì)(碳和氮)-微生物分解活性交互作用的調(diào)控,并對(duì)全球氣候變化非常敏感。因此,充分闡釋根際激發(fā)效應(yīng)的影響因素和發(fā)生機(jī)制對(duì)于理解土壤碳循環(huán)過程及其對(duì)全球變化的反饋至關(guān)重要。雖已有研究探討了大氣CO2濃度升高和氮沉降對(duì)土壤碳儲(chǔ)存的影響,但少有直接量化根際激發(fā)效應(yīng)的報(bào)道,特別是尚缺少CO2濃度升高和氮添加對(duì)根際激發(fā)效應(yīng)的交互作用研究,這限制了我們對(duì)未來全球變化背景下土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)及陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的評(píng)估和預(yù)測。
基于此,中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所地下生態(tài)過程研究團(tuán)隊(duì),利用開頂箱(Open-top chamber, OTC)平臺(tái)模擬大氣CO2濃度升高和氮添加條件,采用13C穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù),研究我國人工林主要造林樹種杉木(Cunninghamia lanceolata)的根際激發(fā)效應(yīng),并探究其對(duì)CO2濃度升高和氮有效性的響應(yīng)機(jī)制。結(jié)果表明:在模擬培養(yǎng)初期CO2濃度升高對(duì)根際激發(fā)效應(yīng)沒有表現(xiàn)出顯著影響,但在模擬培養(yǎng)后期使其顯著降低。氮添加處理在后期與CO2濃度交互影響根際激發(fā)效應(yīng),表明氮添加對(duì)植物-微生物氮競爭的緩解依賴于CO2濃度??傊?,本研究為CO2濃度升高和氮沉降對(duì)根際激發(fā)效應(yīng)的交互作用提供了實(shí)證,并強(qiáng)調(diào)了全球氣候變化多因子交互對(duì)根際激發(fā)效應(yīng)影響研究在土壤有機(jī)碳分解和全球碳循環(huán)過程中的重要性。
以上研究成果以“Elevated CO2 and nitrogen interactively affect the rhizosphere priming effect of Cunninghamia lanceolata”為題,于2023年12月發(fā)表在Soil Biology & Biochemistry期刊。沈陽生態(tài)所博士生徐秋峰和副研究員盧佳禹為共同第一作者,王朋研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金(31470625)和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2021YFD2201301-04)資助。
論文鏈接:Elevated CO2 and nitrogen interactively affect the rhizosphere priming effect of Cunninghamia lanceolata - ScienceDirect
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003807172300281X
Soil Biology and Biochemistry, Volume 187, December 2023, 109219, https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109219




