植物根系與根際微生物間的相互作用顯著影響土壤有機碳分解,即根際激發效應(Rhizosphere Priming Effect, RPE)。眾所周知,木本植物根系具有相對復雜的結構,根據形態和功能的差異可分為吸收根(absorptive roots)和運輸根(transport roots)兩個部分。相比運輸根,吸收根可能是引起根際激發效應的主要部位。因此,根系碳分配(吸收根vs.運輸根)及功能屬性與根際激發效應間的關聯研究顯得尤為必要。
借助自然豐度13C同位素示蹤技術,中國科學院沈陽應用生態研究所地下生態過程組以多種木本植物幼苗為對象開展系列實驗,旨在探尋吸收根碳分配及其功能屬性如何影響根際激發效應。研究發現,根際激發效應與吸收根碳分配間存在顯著的正相關關系(概念圖a)。相比以往忽略區分根系功能的研究結果,本研究所展現的相關關系更強,這直接證明不是運輸根而是吸收根在引起根際激發效應方面起主導作用。更重要的是,發現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效應的絕大部分變異(概念圖b)。原因在于比根表面積可調控根際沉積,因為比根表面積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,所以該根系根際區域更大,微生物活性更高。本研究為根際激發效應的尺度外推和模型嵌入提供了一條新路徑。
木本植物吸收根調控根際激發效應概念圖
本研究以“Linking absorptive roots and their functional traits with rhizosphere priming of tree species”為題在Soil Biology & Biochemistry在線發表。中國科學院沈陽應用生態研究所地下生態過程組助理研究員陰黎明為論文第一作者,沈陽生態所王朋研究員和北京大學朱彪研究員為共同通訊作者。本研究獲得國家重點研發專項,中國科學院戰略先導專項B類和國家自然科學基金委等項目資助。
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