雖然樹(shù)木通過(guò)根系分泌物釋放碳（C）到土壤中已成為一個(gè)公認(rèn)的事實(shí)，但對(duì)森林根系碳通量大小影響因素及其生態(tài)學(xué)效應(yīng)等方面知之甚少。外生菌根（ECM; Ectomycorrhizal）和叢枝菌根（AM; Arbuscular mycorrhizal）是溫帶森林內(nèi)常見(jiàn)的兩種菌根類(lèi)型，兩種菌根類(lèi)型主導(dǎo)的森林樣地具有截然不同的養(yǎng)分經(jīng)濟(jì)模式。比如，AM主導(dǎo)的森林凋落物分解速率較快，土壤主要以植物根系可直接吸收利用的無(wú)機(jī)氮為主；而ECM樣地凋落物分解速率緩慢、土壤則養(yǎng)分主要以有機(jī)氮形式存在。那么，同一森林群落內(nèi)兩種類(lèi)型菌根植物如何通過(guò)根系分泌物和根際激發(fā)效應(yīng)來(lái)適應(yīng)其獨(dú)特的養(yǎng)分經(jīng)濟(jì)模式并不清楚。
中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所地下生態(tài)學(xué)科組尹華軍博士與印第安納大學(xué)布魯明頓分校Phillips博士等人合作，比較研究了同一溫帶森林內(nèi)ECM和AM樹(shù)種根系分泌物通量變化及其介導(dǎo)的根際土壤C、N循環(huán)過(guò)程差異，并將不同類(lèi)型菌根植物根系C源輸入誘導(dǎo)的微生物N循環(huán)變化外推到生態(tài)系統(tǒng)尺度上。研究發(fā)現(xiàn)，ECM樹(shù)種不管在植株或者樣地水平上，其根系分泌物輸入量均顯著高于AM樹(shù)種根系分泌物量，并刺激了土壤微生物C-N代謝過(guò)程的根際激發(fā)效應(yīng)。在生態(tài)系統(tǒng)水平上，ECM根系C源輸入對(duì)森林土壤凈N礦化速率的貢獻(xiàn)約為32%，而AM根系對(duì)森林土壤凈N礦化速率的貢獻(xiàn)率僅為6%左右。與AM樹(shù)種相比，ECM樹(shù)種通過(guò)根系向土壤微生物投入更多的C源（更大的C代價(jià)）以換取更多有效養(yǎng)分（更高的養(yǎng)分收益）來(lái)滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)需要。該研究初步揭示了根系分泌物通量大小及其誘導(dǎo)的生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程是維持溫帶森林樹(shù)種共存和群落穩(wěn)定性的重要生理機(jī)制。
研究結(jié)果已發(fā)表于國(guó)際土壤學(xué)期刊Soil Biology & Biochemistry (2014)。該研究得到了中科院公派出國(guó)留學(xué)計(jì)劃訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者項(xiàng)目和國(guó)家自然基金項(xiàng)目資助。
