根际土壤：小心脏，大功能_风闻

在我们生活的地球上，随处可见的土壤是一种宝贵的资源，更是我们人类在地球上生存生活的基础，它关乎着物质生产和环境等。然而，土壤的形成是一个复杂的、漫长的过程，也会受到植物生长的影响。

土壤支撑着植物的生长，为植物提供营养物质等。植物一方面通过根系从土壤中获得自身生长所需要的养分、水分等物质，另一方面植物通过根系将光合作用形成的一部分光合产物以根系分泌物或死亡根系的形式释放到土壤中，这些物质储存在根系周围的土壤中，就形成了性质比较特殊的根际土壤（图1）。

图1 树木根系与土壤示意图（图片来自网络）

根际土壤严格地说是受到根系分泌物或死亡根系影响的那部分土壤。根系分泌物或死亡根系能够影响的范围比较有限，认为通常不超过根系周围2 mm。所以，根际土壤的范围很窄，很难直接从根系周围采集根际土壤样品，通常是将植物根系拔起，抖掉根系周围松散的土壤，剩下的附着在根系上的土壤就认为是根际土壤（图2）。在森林生态系统中，根际土壤占全部土壤的体积一般不超过5%。

图2 采集的亚热带地区森林根际土壤

虽然根际土壤所占的体积比较小，但是由于植物根系不断地分泌着各种代谢产物，以及根表组织不续地死亡和脱落，使得根际土壤的营养物质和微生物比较丰富，并且其物理性质、化学性质和生物学性质与非根际土壤存在非常大的差别。在全球尺度上根际土壤释放出来的二氧化碳可以占到全部土壤的50%左右。因此，研究根际土壤二氧化碳的释放过程对于预测土壤碳循环对气候变化的响应有重要意义。

近期，中国科学院沈阳应用生态研究所人工林生态组，依托湖南会同森林生态系统国家野外科学观测研究站的杉木人工林长期定位观测样地，采集杉木及其3种主要林下植被的根际土壤与非根际土壤，研究了根际和非根际土壤的二氧化碳释放对气候变暖的响应（通常用Q10来表示，也就是温度变化10℃时土壤二氧化碳释放速率的变化），以揭示根际土壤二氧化碳的释放过程及其调控机理。

研究发现，杉木及其林下蕨类根际土壤释放二氧化碳的Q10均高于其非根际土壤，也就是表现为正根际效应（图3），并且金星蕨土壤释放二氧化碳的Q10的根际效应高于杉木；土壤氮组分的根际效应和根际土壤微生物生物量是影响土壤释放二氧化碳的Q10根际效应的主要因子，其中，氮组分的根际效应对土壤释放二氧化碳的Q10的根际效应产生正的直接作用（图4）。

图3 杉木和林下蕨类植物根际和非根际土壤释放二氧化碳对气候变暖的响应

图4 土壤释放二氧化碳的Q10根际效应的影响因子

这项研究成果揭示根际土壤二氧化碳释放对气候变暖更敏感，强调在以后利用模型预测土壤有机碳循环对气候反馈的研究中应考虑根际土壤与非根际土壤之间的差别。

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为题，近期发表在土壤学学术期刊 Geoderma上。

来源：中国科学院沈阳应用生态研究所