植物的生物量及其功能性状，以及土壤中的碳氮比，共同决定了活根系对土壤碳分解过程的影响

《Global Change Biology》：Biomass and Functional Traits of Plants and Soil Carbon-to-Nitrogen Ratio Jointly Control the Effect of Living Roots on Soil Carbon Decomposition

植物功能性状及经济空间协作梯度影响根际激发效应，地下生物量、协作梯度与土壤C/N比共同驱动其全球变异，提出“生物量-氮-性状”模型。

　　

摘要

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植物功能性状及其综合特征（即植物经济空间，Plant Economics Space，PES）在塑造生态系统功能方面发挥着越来越重要的作用。然而，植物功能性状如何调节活根系对土壤碳分解的影响（称为根际激发效应，Rhizosphere Priming Effect，RPE）在不同物种、系统发育和功能多样性的植物中仍不明确。通过对103个物种在120种矿质土壤中的639条全球根际激发效应观测数据进行整合，研究发现：植物的地下生物量、沿植物经济空间协作梯度的功能性状（从“自己动手”到“外包”），以及土壤碳氮比共同影响了根际激发效应的全球变化。其中，前两个因素与根际激发效应呈正相关，而土壤碳氮比与根际激发效应呈负相关。因此，我们提出了一个“生物量-氮-性状”模型来解释根际激发效应：在低碳氮比土壤中，具有粗大根系的高生物量植物（“外包”策略）比具有细小根系的低生物量植物（“自己动手”策略）更能促进土壤碳分解。这些发现表明，植物经济空间的协作梯度可以影响微生物分解和生物地球化学循环，并有助于更好地预测由于物种组成和植物群落功能性状变化而导致的地下生态系统功能变化。

摘要

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植物功能性状及其综合特征（即植物经济空间）在生态系统功能中扮演着重要角色。然而，关于植物功能性状如何调节根系对土壤碳分解的影响（根际激发效应）在不同物种、系统发育和功能多样性背景下的机制尚不明确。通过对103个物种在120种矿质土壤中的639条全球根际激发效应数据进行分析，我们发现植物的地下生物量、沿植物经济空间协作梯度的功能性状以及土壤碳氮比共同影响了根际激发效应的全球变化。具体而言，前两个因素与根际激发效应呈正相关，而土壤碳氮比与根际激发效应呈负相关。据此，我们提出了一个“生物量-氮-性状”模型：在低碳氮比土壤中，具有粗大根系的高生物量植物（“外包”策略）比具有细小根系的低生物量植物（“自己动手”策略）更有利于土壤碳分解。这些发现揭示了植物经济空间协作梯度对微生物分解和生物地球化学循环的调控作用，并有助于预测全球变化背景下植物群落物种组成和功能性状变化对地下生态系统功能的影响。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

本研究支持的数据可在Figshare上公开获取，链接为：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.29817008