土壤碳库是陆地生态系统最大的碳库，其储量要大于植物和大气碳库的总和，即使土壤有机质分解速率发生微小的增加，也会对大气CO2浓度产生显著的正效应，从而加剧化石燃料燃烧和土地利用变化对全球变暖的影响。越来越多的证据表明，除了温度和水分，根际激发效应（Rhizosphere priming effect, RPE）是影响土壤有机质分解以及土壤碳库源汇功能转变的另一主要因子。尽管根际激发效应影响着长期的土壤碳储，但是几乎所有的研究都集中量化生长季的根际激发效应，而对非生长季（比如叶片枯黄之后和新芽萌发之前）的根际激发效应了解甚少。
基于此，中科院沈阳应用生态研究所地下生态过程团队利用稳定13C同位素技术量化了四种多年生草本植物：披碱草（Elymus dahuricus）、大针茅（Stipa grandis）、紫花苜蓿（Medicago sativa）和扁蓿豆（Melissilus ruthenicus）在叶片枯黄之后（T1）和新芽萌发之前（T2）的根际激发效应。研究发现：在叶片枯黄之后和地上部再生长之前，四个物种都产生正向根际激发效应，其中豆科的紫花苜蓿和扁蓿豆最大，披碱草最小。非生长根际激发效应的幅度为40%~238%，其瞬间的强度可堪比生长季的强度。非生长季根际激发效应的种间差异可能由其根系性状所解释，具有更大的根冠比、根直径以及菌丝侵染率的植物，意味着有更大的地下碳分配以及菌丝周转碳输入，可能导致在非生长季有更大的根际激发效应。基于以上两个实验的单点根际激发效应和季节长短，我们利用线性外推法粗略估算了生长季和非生长季的累积根际激发效应以及其占全年土壤CO2通量占比。基于共有物种，我们发现大针茅和紫花苜蓿非生长季的累积根际激发效应占全年比例分别为35%和29%，表明非生长季根际激发效应可能在全年土壤CO2通量发挥重要作用。
该研究成果以“Rhizosphere priming effect of four non-woody perennials after leaf senescence and before shoot regrowth”为题发表在土壤学期刊Geoderma（IF=7.422）。中科院沈阳应用生态研究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。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划项目和中科院先导专项A资助。
图1 四个物种叶片枯黄之后（T1）和新芽萌发之前（T2）的根际激发效应
图2 非生长季根际激发效应的种间差异由其根系性状所解释
