土壤有机质长期以来被认为是古代碳的半永久储存库,他可能比以前想象的更易于受到气候的影响。植物通过光合作用将固定碳的40%-60%储存在根部,其中大部分被与根相联系的土壤根部微生物分泌和利用。大气中升高的二氧化碳(CO2)浓度反映了这种增加的数量,并改变释放到土壤的根系分泌物成分。
在3月30日发表在《Nature Climate Change》杂志的一项新研究中,科学家已经发现普通根的分泌物草酸可以通过非常规机制促进土壤碳流失,即通过从与矿物质相结合的物质中释放有机化合物这一机制。
根系分泌物引起的土壤碳损失通常归因于“激发”—— 由于土壤新碳增加导致在本地土壤有机碳微生物矿化的短期增加。
过去的研究已经表明气候变化增加了进入土壤的根系分泌有机合物。最近的实验研究表明根系分泌物输入增加可能引起土壤碳的净损失。这种微生物碳的矿化刺激或“激发,通常可由次级代谢解释,即根系分泌物对土壤碳分解提供了一个易于生物利用的能源供应。
“我们的劳伦斯学者Marco keiluweit展示一种替代机制可以产生同等的或更大程度的碳损失。”劳伦斯利弗莫尔国家实验室科学家兼该论文的共同作者珍妮佛•佩特岭说。“通过提高微生物访问以前矿物保护化合物,一些根系分泌物发展了加速碳损失的间接机制,不是简单地增加能量上更有利的基质。
“我们的研究结果提供了耦合生物和非生物机制的“激发”现象的新视角,并且挑战了与矿物相结合的碳是受保护且并未参与微生物千年时间尺度循环的假设”她说。
“我们的研究揭示了一种气候相关的“激发”机制,植物分泌物对抗强大的受保护的矿物-有机物连结体,促进土壤系统碳的损失,”Pett-Ridg说。“如果根分泌率对气候变化的响应正如预测的那样,那么CO2浓度升高不仅可以刺激分泌,他也会改变那些分泌化合物释放到土壤中的成分,并增加根部区域金属和有机物的运移。”