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沈阳生态所揭示碳-氮-磷互作影响根际激发效应的新机制

撰稿: 沈阳应用生态研究所 发布时间:2020-09-27

  根际激发效应(Rhizosphere priming effect, RPE)是土壤有机质周转和养分循环的一个主要驱动力,揭示其影响因素以及发生机制对于理解全球碳循环至关重要。根际激发效应不仅影响土壤养分有效性,而且受到土壤养分有效性的调控。目前与氮的有效性相比,很少有研究关注磷的有效性对根际激发效应的影响,而且磷和氮对根际激发效应的互作机制有待进一步阐明。 

  基于此,中科院沈阳应用生态所地下生态过程研究团队联合澳大利亚悉尼大学Feike A. Dijkstra团队对比了黑麦草(Lolium perenne)和白三叶草(Trifolium repens)在施磷和不施磷(4 g P m-2)条件下,种植后30天,44天和58天的根际激发效应的动态差异。研究发现,白三叶草比黑麦草在生长后期产生更大的根际激发效应,这可能是由于白三叶草后期的地上生物量再生率、根际活力和根际沉积物较大。施加磷肥降低了黑麦草生长后期的根际激发效应,而对白三叶草的根际激发效应无显著影响。背后的机制在于,磷肥和根系分泌物的碳输入诱导了更多的微生物氮固持,导致土壤氮限制对植物生长产生负向影响,继而降低了黑麦草的根际激发效应(图A)。然而,磷肥诱导的微生物氮固持对白三叶草没有太大影响,因为三叶草的生物固氮可能缓解了土壤氮限制(图B)。总之,上述结果揭示了C-N-P的相互作用对于理解根际激发效应的重要性,这对探索植物-土壤系统中的磷循环具有重要意义。 

  该研究成果以“Rhizosphere priming effects of Lolium perenne and Trifolium repens depend on phosphorus fertilization and biological nitrogen fixation”为题发表在Soil Biology & Biochemistry期刊。中科院沈阳生态所地下生态过程组助理研究员卢佳禹为第一作者,王朋研究员为通讯作者。该研究得到澳大利亚研究委员会、国家重点基础研究发展计划项目和中国科学院大学联合培养博士项目资助。 

  
C-N-P相互作用调节根际激发效应