根际激发效应（Rhizosphere Priming Effect, RPE）指活体植物根系对土壤有机质分解速率的调控作用，是陆地碳循环和养分循环的重要环节。通过根际激发效应，植物不仅能影响自身养分获取，还对土壤碳储量和微生物群落结构产生长远影响。然而，随着全球气候变化及氮、磷等养分输入增加，人类活动对温度、CO₂浓度和降水模式的改变，根际激发效应的响应规律尚不清楚。理解不同全球变化因子（GCFs）对 RPE 的影响，对于预测土壤碳动态和全球碳平衡具有重要意义。

近日，植被结构功能与建造全国重点实验室朱彪教授团队和内蒙古大学冯继广研究员通过全球meta分析，对 39 种植物在 49 种矿质和有机土壤中的 220 个根际启动效应观测数据进行系统整合与分析,首次系统量化了多种全球变化因子对 RPE 的影响，并解析了植物、土壤和实验因素在调控 RPE 中的作用模式。研究成果以题为《Rhizosphere priming of soil organic matter in response to multiple global change factors》发表在New Phytologist上。

通过整合全球范围内全球变化对RPE影响的模拟控制实验(图1)，探究了主要全球变化因子对RPE的影响与机制。发现，总体上，氮添加、磷添加、CO2浓度升高、增温、降水增加、氮添加与CO2浓度升高共同处理对RPE的影响均为中性(即无显著影响)，而氮磷共同添加显著降低了RPE (图2)。各全球变化因子基本上都促进了植物地上、地下或者总生物量以及植物来源呼吸，但在所有这些全球变化因子下，RPE与植物生物量的总体响应并不一致，而且二者的响应解耦(即相关性不显著)。所有研究综合而言，在自然氮水平下(即无氮添加)，CO2升高对RPE的影响随土壤氮可利用性的增加而增强，随土壤黏粉粒含量的增加而降低；但在氮添加条件下，这些关系消失。类似地，增温对RPE的影响随土壤氮可利用性的增加而增强。本研究揭示了全球变化对根际激发效应的影响格局与调控机制，强调了植物生物量与根际激发效应在全球变化下的解耦关系以及土壤氮可利用性在根际激发效应响应CO2升高和增温中的重要作用。本研究表明：从单一全球变化因子的角度来看，全球变化可能不会对RPE产生显著影响；植物活根存在与否下的根际激发效应与土壤激发效应对全球变化的响应并不完全一致；RPE在碳和养分循环中很重要，但其在调控土壤碳对全球变化的响应中没有预期的那么重要；全球变化可能不会通过根际途径对土壤碳动态和碳-气候反馈关系产生较大影响。

图1 全球变化下RPE和碳-气候反馈的关联以及RPE实验的全球分布

图2 全球变化因子调控RPE的机制总结

文章信息：

New Phytologist

Rhizosphere priming of soil organic matter in response to multiple global change factors

论文链接：

https://doi.org/10.1111/nph.70805

朱彪教授为通讯作者，冯继广研究员为论文第一作者，福建师范大学张秋芳副研究员、华东师范大学陈迎副教授、悉尼大学Feike A. Dijkstra教授为论文合作作者。本研究得到了国家自然科学基金、内蒙古自治区科技计划项目、内蒙古大学骏马计划项目、北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室开放基金项目的资助。