根际激发效应（RPE）是指植物活体根系对土壤有机质分解的影响，其产生是植物根系、土壤微生物和土壤有机质之间相互作用的结果，主要由根系分泌物驱动，通过改变微生物生物量及其活性等来实现，同时受其他生物与非生物因子调控。RPE是植物和微生物获取养分的主要途径之一，能够加速养分释放，促进生态系统养分循环；而且将其纳入模型能够提高模型对全球土壤有机碳储量及碳密度分布的估测精度。RPE能使土壤有机质分解平均增加40–60%，在陆地生态系统碳和养分循环以及维持生态系统功能中具有重要作用。然而，全球变化如何影响RPE仍不清楚。这极大地限制了我们对未来全球变化情景下RPE变化的认识，以及对碳-气候反馈和未来土壤碳动态的预测。

近日，蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室学术骨干冯继广研究员和朱彪教授团队在New Phytologist发表了题为“Rhizosphere priming of soil organic matter in response to multiple global change factors”的研究论文，该研究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。研究发现，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（即无影响），而氮磷共同添加显著降低了RPE（图1）。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。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

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资助项目的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1111/nph.70805