植物通过根部将碳化合物分泌到土壤中,从而影响微生物,从而增加土壤中的养分有效性。 这种根系分泌物的成本可能超过通过光合作用固定的碳的 10%,但这一成本被认为在很大程度上被改变土壤微生物活动的好处所抵消。 考虑到植物可以释放到土壤中的碳量,根系分泌物是地上和地下碳循环之间的重要联系。 尽管这一过程的重要性和规模很大,但我们对干旱等压力如何影响碳渗出量的了解相对较差。 那么,水分胁迫会增加还是减少渗出的碳?

最近在 树木生理学, Catherine Preece 及其同事着手确定干旱胁迫如何影响地中海橡树根部分泌的碳量 (栎栎). 地中海橡树是整个地中海地区广泛分布的物种,这意味着该物种根系分泌物的变化将对整个地区的土壤生物学和碳循环产生影响。 他们使用橡树幼苗,将成群的树木暴露在 0 到 21 天的干旱中,测量干旱后和重新浇水后渗入土壤的碳。 干旱胁迫导致叶子上的气孔关闭,减少了树木光合作用的碳供应。 然后我们预计在干旱胁迫下根系分泌物会按比例消耗更多的碳,这样树木会减少根系分泌物以保存碳。
但 Catherine Preece 及其同事发现了相反的反应:在最严重的干旱条件下,根系分泌物增加了 20% 以上! 对于叶子碳供应有限的树木,这在碳方面的成本比乍看起来要高。
为什么树木会在压力下投资于如此昂贵的过程? 渗出的碳有可能通过干燥土壤提供润滑作用,使根部更容易生长,或者它可以提供大量的养分; 这两种可能性都可以帮助根系扩张以寻找水源。 另一种可能性对植物来说相当严峻——干旱胁迫可能导致根系死亡,导致更多的碳泄漏到土壤中。 无论如何,作者发现无论干旱胁迫的强度如何,根系分泌物在六周后完全恢复。
这些发现意味着什么? 由于干旱频率会随着气候变化而增加,植被和土壤之间的碳循环可能越来越受到干旱压力的驱动。 这可能会降低土壤碳通量的可预测性,因为其强度会受到不可预测的干旱事件的驱动。