高浓度CO2对小麦根际光合作用、根系分泌物及土壤细菌群落的重构效应

研究人员通过封闭生长舱实验，探究了高浓度CO2（550与1000 ppm）对小麦根系生物量、有机酸分泌及土壤菌群的影响。结果显示，CO2 1000 ppm在生长第四周虽降低净光合速率，但使根生物量提升107%、苹果酸分泌增加121%，并显著提高土壤细菌活性与多样性。第八周时，优势菌属（Stenotrophomonas、Delftia等）与反硝化过程相关。该研究为CO2升高背景下农业生态系统的功能调控提供了关键数据。

　　

这项研究揭示了二氧化碳（CO₂）浓度升高对小麦根际微生态的级联效应。实验设置550 ppm（对照）与1000 ppm两种CO₂浓度，监测了小麦四、八周生长周期内的多项指标。

有趣的是，尽管CO_{2 1000}在第四周抑制了叶片净光合作用，却触发了"根系爆发式生长"——根生物量翻倍（+107%），同时苹果酸（malic acid）分泌量激增121%。这种"舍叶保根"现象伴随着土壤细菌活性与多样性（Shannon指数）的显著提升，暗示高CO₂可能通过碳分泌物重塑根际微环境。

到第八周时，菌群结构发生特异性演变：嗜麦芽窄食单胞菌（Stenotrophomonas）、代尔夫特菌（Delftia）和金黄杆菌（Chryseobacterium）成为优势菌属。这些微生物恰是土壤反硝化（denitrification）过程的"主力军"，预示着高CO₂环境可能通过改变碳氮循环耦合关系影响土壤肥力。

研究还发现一个耐人寻味的对比：第四周时两种CO₂处理的菌群丰富度均优于第八周的高CO₂组，说明随着时间推移，持续高CO₂可能导致微生物多样性衰减。这些发现为预测未来大气CO₂上升情景下农田生态系统的稳定性提供了重要线索，特别是揭示了"植物-微生物-土壤"三方互作网络的动态响应机制。