植物根际激发效应的影响因素研究进展

摘要：根际激发效应是指植物活根通过释放根系分泌物来影响植物根际的微环境和土壤微生物活性，这些变化会影响土壤有机质的分解，导致植物在根际土和非根际土之间的土壤有机质含量有所差别的现象。文章分析了根际激发效应影响因素的国内外研究进展，并进行了展望。

关键词：根际激发效应；碳循环；土壤；植物

1.根际激发效应的影响因素

近年来，随着研究的不断跟进，越来越多与根际效应有关的现象被发现。罗先香等对黄河口湿地和农耕地的研究发现根际激发效应对土壤磷量与分布位置皆产生了较大差异[1]。贵州大学农学院对于植物根际沉积碳的研究表明干湿交替能使土壤微生物的种类与数量产生较大差异，进而影响含碳有机物的分解[2]。影响根际激发效应的因素有很多，每一个变量对于土壤有机质分解的影响各有不同。

1.1.温度对根际激发效应的影响

温度通过对植物和土壤的作用，进而对于根际效应产生影响[3]。虽然关于温度影响根际激发效应的研究有很多，但是目前有关植物对增温响应的作用机理尚不能得出确定的结论，而对于土壤中养分、酶活性、微生物数量变化特征的影响取得了很多具有参考价值的结果。

大多数结果表明，随着温度的升高，土壤释放的CO2效率会相应变高。以树木为例，中亚热带马尾松林和苦槠林的恒温培养模拟试验中，土壤中CO2的释放速率与温度是正相关的[3]。对于杉木和林下蕨类植物的增温研究也取得了相似的结果，研究发现杉木及其林下蕨类土壤有机碳分解在增温条件下均表现为正根际效应[4]。对净生态系统CO2交换量的周期性测量表明，维管植物在维持净碳吸收潜力方面发挥着关键作用，尤其是在气候变暖的情况下[5]。

1.2.植物因素对根际激发效应的影响

除去环境因素，植物自身的因素对于根际激发效应的影响也息息相关。例如植物在不同物候期的根际效应有较大差异。植物物候期通过改变土壤中微生物群落和数量，在一定程度上影响该物候期的根际效应。在番茄整个生育期内，根际微生物数量的显著的变化发生在初花期和初果期，其中除花期的根际细菌种类和数量最多，初果期的根际群落多样性最丰富[6]。，在其他相关的研究中，不同植物在不同物候期也表现出不同的结果。

1.3.土壤成分对根际激发效应的影响

土壤性质，包括pH值、含水量、土壤有机质含量、土壤微生物含量等，皆会影响植物的根际激发效应。林森等研究了腐殖酸对水稻光合碳的影响，研究发现腐殖酸能够通过影响稻田土壤的物理性质、化学性质和微生物群落结构，从而对促进水稻的根系生长，进而稳定水稻的根际激发效应[7]。林森，肖谋良，江家彬等研究了水分管理对水稻生长与根际激发效应的影响，发现干湿交替处理能有效促进水稻生长，并降低CH4的累计排放量。

植物可以通过释放根系分泌物来进行信息传递和物质交换，这是植物应对外界胁迫的重要方式，这种行为往往会使植物根际的生态特征产生独特的变化[8]。研究表明，根系分泌有机酸有利于提高土壤中主要养分的含量，对土壤酶活性有积极的促进作用，有利于提高土壤生产力，这会对土壤有机物分解产生一定影响，有可能成为影响植物根际激发效应的关键要素[9]。关于根际激发效应的研究应当考虑植物在生长过程中对环境的影响。

2.展望

自根际激发效应发现以来，越来越多的研究表明根际激发效应对土壤碳循环的影响是不可忽视的，是土壤含碳有机质分解的重要组成部分[10]。根际激发效应的研究，对未来改善环境、提高作物产量、研究全球温室气体排放，实现碳中和、碳达标等有重要意义。

近年来，中国有关根际激发效应的文献数量大幅增加，在实验室内的培养实验取得了阶段性进展，还需在野外原位实验中，综合考虑全球气候变化的影响，优化数据模型，进而准确估算陆地生态系统碳循环对气候变化的响应。

参考文献：

[1]罗先香，敦萌，闫琴.黄河口湿地土壤磷素动态分布特征及影响因素[J].水土保持学报，2011，25（05）：154-160.DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2011.05.041.

[2]林森，肖谋良，江家彬等.水分管理对水稻生长与根际激发效应的影响特征[J].环境科学，2021，42（02）：988-995.DOI：10.13227/j.hjkx.202007177.

[3]刘煜，胡小飞，陈伏生等.马尾松和苦槠林根际土壤矿化和根系分解CO_2释放的温度敏感性[J].应用生态学报，2013，24（06）：1501-1508.DOI：10.13287/j.1001-9332.2013.0325.

[4]Xuechao Z ，Peng T ，Shengen L ， et al.Cunninghamia lanceolata and understory ferns had positive rhizosphere effects on the temperature sensitivity of soil microbial respiration in a subtropical forest[J].Geoderma，2022，408

[5]Gavazov K ，Albrecht R ，Buttler A ， et al.气候变化下维管植物对大气碳同化和泥炭碳分解的调控作用[J].腐植酸，2023，（01）：61-70.DOI：10.19451/j.cnki.issn1671-9212.2023.01.009.

[6]孙晓棠，王燕，龙良鲲等.番茄根际微生物种群动态变化及多样性[J].微生物学通报，2008，（11）：1744-1749.

[7]林森.腐殖酸对水稻光合碳的输入、转化及稳定过程的影响机制[D].中南林业科技大学，2021.DOI：10.27662/d.cnki.gznlc.2021.000801.

[8]吴林坤，林向民，林文雄.根系分泌物介导下植物-土壤-微生物互作关系研究进展与展望[J].植物生态学报，2014，38（03）：298-310.

[9]李彦林，贺怀鹏，刘菁等.不同根系分泌有机酸组分分析及其对土壤养分、酶活性的影响[J/OL].北方园艺，1-9[2024-03-18].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/23.1247.S.20240314.0922.004.html.

[10]刘建朝. 气候变化对亚洲北部多年冻土区碳氮储量的影响[D].中国科学院大学（中国科学院东北地理与农业生态研究所），2023.DOI：10.27536/d.cnki.gccdy.2023.000030.

基金项目：吉林省人才开发专项资金项目（2021000200）；吉林建筑大学大学生创新创业训练项目（S202310191032）