邻近植物根系直接接触对土壤胞外酶活性的调控机制及其生态意义

本研究通过三室根箱实验揭示了植物根系直接接触对土壤胞外酶（EE）活性的关键影响。研究发现，在无根障条件下，碱性磷酸酶（AlkP）活性显著增强，而β-葡萄糖苷酶（BGlu）和酸性磷酸酶（AcidP）活性与根系生物量呈正相关。该成果为理解植物-土壤-微生物互作机制提供了新视角，对优化农业管理和生态修复具有重要指导价值。

　　

研究亮点

• 首次证实直接根系接触通过微生物调控显著提升碱性磷酸酶（AlkP）活性

• 揭示β-葡萄糖苷酶（BGlu）和酸性磷酸酶（AcidP）活性与根系生物量的定量关系

• 发现低磷土壤中磷酸酶活性的特异性响应机制

讨论

实验数据验证了土壤胞外酶（EE）活性受多重因素调控的假说：在两种不同质地土壤（Typic Hapludalf和Inceptic Hapludalf）中，柳枝稷（Panicum virgatum）与胡枝子（Lespedeza capitata）或黑心菊（Rudbeckia hirta）邻作时，当根系间距<2cm时，碱性磷酸酶（AlkP）活性出现特异性升高（p<0.05）。这种"邻作效应"可能与根系分泌物（如葡萄糖）刺激微生物群落有关——有趣的是，葡萄糖对酸性磷酸酶（AcidP）反而表现出抑制作用。

结论

1）柳枝稷发达的根系系统显著扩展了β-葡萄糖苷酶（BGlu）、几丁质酶和酸性磷酸酶（AcidP）的活性区域；

2）低磷条件虽能激活双磷酸酶系统，但仅碱性磷酸酶（AlkP）活性区域受邻作根系接触的显著调控；

3）植物种间识别机制（如根系接触感知）通过改变微生物群落功能，最终影响土壤碳氮磷循环效率。