在我們生活的地球上，隨處可見的土壤是一種寶貴的資源，更是我們人類在地球上生存生活的基礎，它關乎著物質生產和環境等。然而，土壤的形成是一個複雜的、漫長的過程，也會受到植物生長的影響。
土壤支撐著植物的生長，為植物提供營養物質等。植物一方面透過根系從土壤中獲得自身生長所需要的養分、水分等物質，另一方面植物透過根系將光合作用形成的一部分光合產物以根系分泌物或死亡根系的形式釋放到土壤中，這些物質儲存在根系周圍的土壤中，就形成了性質比較特殊的根際土壤（圖1）。
圖1 樹木根系與土壤示意圖（圖片來自網路）
根際土壤嚴格地說是受到根系分泌物或死亡根系影響的那部分土壤。根系分泌物或死亡根系能夠影響的範圍比較有限，認為通常不超過根系周圍2 mm。所以，根際土壤的範圍很窄，很難直接從根系周圍採集根際土壤樣品，通常是將植物根系拔起，抖掉根系周圍鬆散的土壤，剩下的附著在根系上的土壤就認為是根際土壤（圖2）。在森林生態系統中，根際土壤佔全部土壤的體積一般不超過5%。
圖2 採集的亞熱帶地區森林根際土壤
雖然根際土壤所佔的體積比較小，但是由於植物根系不斷地分泌著各種代謝產物，以及根表組織不續地死亡和脫落，使得根際土壤的營養物質和微生物比較豐富，並且其物理性質、化學性質和生物學性質與非根際土壤存在非常大的差別。在全球尺度上根際土壤釋放出來的二氧化碳可以佔到全部土壤的50%左右。因此，研究根際土壤二氧化碳的釋放過程對於預測土壤碳迴圈對氣候變化的響應有重要意義。
近期，中國科學院瀋陽應用生態研究所人工林生態組，依託湖南會同森林生態系統國家野外科學觀測研究站的杉木人工林長期定位觀測樣地，採集杉木及其3種主要林下植被的根際土壤與非根際土壤，研究了根際和非根際土壤的二氧化碳釋放對氣候變暖的響應（通常用Q10來表示，也就是溫度變化10℃時土壤二氧化碳釋放速率的變化），以揭示根際土壤二氧化碳的釋放過程及其調控機理。
研究發現，杉木及其林下蕨類根際土壤釋放二氧化碳的Q10均高於其非根際土壤，也就是表現為正根際效應（圖3），並且金星蕨土壤釋放二氧化碳的Q10的根際效應高於杉木；土壤氮組分的根際效應和根際土壤微生物生物量是影響土壤釋放二氧化碳的Q10根際效應的主要因子，其中，氮組分的根際效應對土壤釋放二氧化碳的Q10的根際效應產生正的直接作用（圖4）。
圖3 杉木和林下蕨類植物根際和非根際土壤釋放二氧化碳對氣候變暖的響應
圖4 土壤釋放二氧化碳的Q10根際效應的影響因子
這項研究成果揭示根際土壤二氧化碳釋放對氣候變暖更敏感，強調在以後利用模型預測土壤有機碳迴圈對氣候反饋的研究中應考慮根際土壤與非根際土壤之間的差別。
研究成果以Cunninghamia lanceolata and understory ferns had positive rhizosphere effects on the temperature sensitivity of soil microbial respiration in a subtropical forest為題，近期發表在土壤學學術期刊Geoderma上。
來源：中國科學院瀋陽應用生態研究所
