CO2升高与增温条件下水稻活根促进死根分解并抑制土壤有机质激发效应的机制研究

本研究针对eCO2与增温环境下水稻死根分解及其对原生SOM激发效应的影响机制不明确的问题，通过13C标记实验发现：活根生物量增加23–131%显著促进死根分解（58.4–88.0%），微生物优先利用易分解死根导致原生SOM呈现负激发效应。该研究为全球变化下稻田碳循环调控提供重要理论依据。

　　

在水稻土壤中，死根是土壤有机质（SOM）的主要来源。随着二氧化碳浓度升高（eCO₂）和气候变暖，死根分解过程及其对原生SOM激发效应的影响尚不明确。研究人员通过制备¹³C标记的死根，设置有无死根的水稻栽培实验，通过分析水稻生长期释放CO₂的δ¹³C值来追踪死根分解动态。

结果发现死根分解率达58.4%至88.0%，且在eCO₂与增温复合条件下分解显著增强。分解速率与活根生物量呈线性正相关，而活根生物量在eCO₂和/或增温环境下增长了23%至131%。同时，可溶性有机碳（DOC）和微生物生物量碳（MBC）也随活根生物量增加而线性上升。

这些现象表明，eCO₂与增温通过促进根系分泌物释放，刺激微生物活性，从而加速易分解死根的降解。值得注意的是，含有死根的土壤中，源自原生SOM和活根的CO₂排放量低于无死根土壤，说明微生物优先利用死根中的易分解组分，导致顽固性SOM出现负激发效应。

该研究揭示，尽管eCO₂与增温会增加水稻根茬残留量，但同时加速死根分解并降低SOM激发效应，对稻田土壤碳库稳定性具有重要调控意义。