植物凋落物輸入引起的激發效應越來越受到重視,即土壤有機碳分解加速或者降低的現象。當前植物凋落物輸入對土壤碳激發效應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效應的影響知之甚少。全球尺度上植物細根生物量和周轉約占陸地凈初級生產力的22%。而且,根凋落物在土壤里的平均駐留時間是葉凋落物的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。木本植物細根可以按根序分級;而且不同根序間化學組成,周轉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)和較低的非結構性碳及碳氮比。這些差異可能會對凋落物分解和激發效應產生截然相反的影響。但是,目前仍缺乏木本植物不同根序間激發效應的實驗觀測。
為解決上述問題,地下生態過程組借助天然碳同位素示蹤技術,以成年杉木細根(1-5級)為研究對象,開展了12周的室內培養實驗。研究發現,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)較高的非結構性碳和較低的酚類物質含量有關(概念圖)。隨著分解過程的進行,激發效應由負變正,而且高級別根產生的激發效應顯著高于低級別根。這可能由較高的真菌比例及酶活性所導致的(概念圖)。本研究首次給出了根序影響激發效應的實驗證據,表明根序分級在精確評估根凋落物對土壤有機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在線發表。地下生態過程團隊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和加州大學圣克魯茲分校。本研究受到國家重點研發專項和國家自然科學基金委等項目的資助。
根序對根分解過程及激發效應的影響概念圖