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沈阳生态所借助天然碳同位素示踪法研究树木根分解对激发效应的影响

2021-07-19 08:56     同位素示踪法
植物凋落物输入引起的激发效应越来越受到重视,即土壤有机碳分解加速或者降低的现象。当前植物凋落物输入对土壤碳激发效应的影响几乎无一例外地来自于叶凋落物;然而根凋落物输入对土壤碳激发效应的影响知之甚少。全球尺度上植物细根生物量和周转约占陆地净初级生产力的22%。而且,根凋落物在土壤里的平均驻留时间是叶凋落物的2倍还多,意味着根凋落物与微生物之间存在更重要的相互作用。木本植物细根可以按根序分级;而且不同根序间化学组成,周转速率等均存在显著差异。相比高级根,低级根通常具有较高的氮浓度和惰性碳(如酚类)和较低的非结构性碳及碳氮比。这些差异可能会对凋落物分解和激发效应产生截然相反的影响。但是,目前仍缺乏木本植物不同根序间激发效应的实验观测。

为解决上述问题,地下生态过程组借助天然碳同位素示踪技术,以成年杉木细根(1-5级)为研究对象,开展了12周的室内培养实验。研究发现,在分解初期根分解速率随着根序增加而增加,可能与高级别根(3-5级)较高的非结构性碳和较低的酚类物质含量有关(概念图)。随着分解过程的进行,激发效应由负变正,而且高级别根产生的激发效应显著高于低级别根。这可能由较高的真菌比例及酶活性所导致的(概念图)。本研究首次给出了根序影响激发效应的实验证据,表明根序分级在精确评估根凋落物对土壤有机碳分解影响方面的必要性。

本研究以“Priming effect varies with root order: A case of Cunninghamia lanceolata”为题在Soil Biology & Biochemistry在线发表。地下生态过程团队副研究员阴黎明和张廷爽为论文共同第一作者,王朋研究员为共同通讯作者。其他合作者来自于澳大利亚悉尼大学和加州大学圣克鲁兹分校。本研究受到国家重点研发专项和国家自然科学基金委等项目的资助。

根序对根分解过程及激发效应的影响概念图

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