GCB | 干旱改变光合产物从树木到土壤的转移和利用

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气候模型预测显示，未来世界上许多地方可能会面临干旱频率、时间和强度的增加，尤其在欧洲。水分作为所有有机体所必需的物质，其缺乏导致的土壤干旱会影响植物和土壤有机体的新陈代谢活性以及土壤各种养分元素的周转速率。前人已经通过同位素13C标记技术研究了关于干旱对于植物新光合产物向下分配的影响，但是这些研究的对象大多是年幼树苗，且干旱时间比较短，在这种试验条件下得出的结果可能与实际情况不同。

基于此，高德才博士与瑞士研究人员合作，在长期干旱平台上，野外原位条件下用13CO2同位素气体标记100年左右的成熟大树，探究干旱如何影响光合产物从树到土壤的转化和利用。结果表明，13C标记的光合产物在标记后的第四天可由叶片分配到根际土壤中，标记一年后仍然可在树干和土壤呼吸中监测到13C信号，表明部分光合产物可储层在树中。在标记后的十天内，灌溉可显著增加光合产物转移到土壤中的数量，增幅可达370%，然而一次小的降水事件使土壤重新湿润，可迅速改变这种模式，使这种增幅的大小减少到35%。通过绘制10个带有13C标记的树木周围土壤呼吸13CO2的时空分布图得出，树木的根际横向延伸超过树冠2.8倍，这表明相邻树木之间的根际有很强的重叠，灌溉使根际面积增加了60%，这提供了树木及其根际长期适应干旱状况的证据（图1）。在根际中水分敏感型碳的转移和利用对树木，土壤微生物群落和土壤碳储量中碳的分配产生了影响。

以上研究成果以Drought alters the carbon footprint of trees in soils—tracking the spatio-temporal fate of 13C-labelled assimilates in the soil of an old-growth pine forest为题，发表在生态学的顶级期刊Global Change Biology上。高德才为文章的第一作者，瑞士联邦森林，雪与景观研究所（WSL）Frank Hagedorn教授为通讯作者，我院白娥教授为合作者。

图1 干旱和灌溉对成熟松树下土壤13CO2的时空动态

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文章信息来源：东北师范大学地理科学学院官网