森林生態(tài)系統(tǒng)占有全球陸地生物圈45%的碳，其中大約有383Pg以有機碳的形式儲存于森林土壤有機質中。因此，森林土壤有機質礦化在減緩全球CO2濃度升高方面起著重要作用。越來越多的研究表明根際激發(fā)效應顯著影響土壤有機質分解和養(yǎng)分（尤其是氮）循環(huán)。根際激發(fā)效應最高可使土壤有機質分解速率加快近4倍，足以與溫度、水分相媲美?？梢姡H激發(fā)效應對陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤碳源-庫關系轉化，生物圈碳氮生物地球化學循環(huán)至關重要。然而有關樹種的根際效應對土壤有機質分解和植物N可利用性的影響研究十分缺乏。已有的研究表明，植物種間競爭降低碳的激發(fā)效應，并推測種間養(yǎng)分元素（尤其是氮）的互補性吸收與利用是造成這種現象的可能機制。然而樹種種內競爭對根際激發(fā)效應的影響程度如何，是否存在種間差異等問題還不清楚。
中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所地下生態(tài)過程研究團隊，以我國人工林種植面積較大，菌根類型、生長速率、細根屬性等均有顯著差異的杉木（Cunninghamialanceolata），日本落葉松（Larixkaempferi）和水曲柳（Fraxinus mandshurica）為研究對象，采用13C和15N示蹤技術，同時監(jiān)測了土壤有機碳、氮礦化作用。結果表明，樹種能引起強烈的正激發(fā)效應，最大可使土壤碳分解速率加快1.5倍，土壤氮的礦化速率加快4倍，并表現出明顯的種間差異。隨著碳的激發(fā)效應增加，總氮礦化和植物凈氮吸收增加，但是凈氮礦化降低。種植密度的提高顯著降低了土壤碳，氮的激發(fā)效應和植物氮吸收，而且這種影響具有樹種特異性。這表明微生物氮礦化是引起樹種正的激發(fā)效應的主要原因，而樹種與微生物間氮競爭的加劇是造成激發(fā)效應降低的機制之一?？傊?，樹種種間差異在調節(jié)根際激發(fā)效應的幅度以及種內競爭的抑制作用方面起著非常重要的作用。該研究為人工林種植密度的合理規(guī)劃，減排增匯政策的制定提供了理論依據。
以上研究成果以“
Rhizosphere priming effects on soil carbon and nitrogen dynamics among tree species with and without intraspecific competition”為題于2018年3月7日在線發(fā)表在New Phytologist期刊上。陰黎明博士為第一作者；王朋研究員和北京大學朱彪研究員為共同通訊作者。相關工作得到了中國科學院先導專項（B）、國際訪問科學家項目和國家自然科學基金委的資助。
樹種根際激發(fā)效應的作用機制及種內競爭的影響
