植物根系在生长过程中不断向土壤中分泌易分解有机物质，增大了根系周围微生物的活性，并促进一系列生物化学过程的进行，从而形成了微生物的热点。一般情况下，热点土的微生物群落以生长速度更快的r-对策者为主，且其所释放的酶具有较高的活性和较低的底物亲和力。然而，在不同肥力的土壤条件下，热点土与非根际土之间土壤微生物的功能特征相差的程度大小是否存在差异目前缺乏相关研究成果。
中国科学院沈阳应用生态研究所人工林生态组研究团队联合德国哥廷根大学研究团队利用酶谱法，在亮氨酸酶的显色条件下，对盆栽玉米根系周围的热点进行鉴定，并在鉴定结果的基础上利用湿润的微型注射器针头进行采样。研究发现微生物的生长速率以及活跃微生物的生物量在热点土与非根际土之间的差异取决于土壤肥力（图 1）。在肥沃的土壤中，二者之间的差异并不显著，而在相对贫瘠的土壤中，热点土中微生物的生长速率是非根际土的1.2倍，活跃微生物的数量也更多。在两种土壤的热点中，β-葡萄糖酶与亮氨酸酶都具有较低的底物亲和力，然而只有β-葡萄糖酶的潜在酶活性较非根际土更高。总体上看，在肥沃的土壤中，微生物释放的酶具有更高的酶活性和代谢效率，以及更短的周转时间。该研究结果揭示了根际热点土与非根际土之间在微生物生长策略上的差异受土壤自身肥力控制。本实验的成果可以进一步加深对植物-土壤-微生物这一复杂综合体的理解。
该成果以“Microbial growth and enzyme kinetics in rhizosphere hotspots are modulated by soil organics and nutrient availability” 为题发表在Soil Biology and Biochemistry杂志上。田鹏博士为第一作者，王清奎研究员为通讯作者。该研究得到国家重点研发项目、国家自然科学基金等项目支持。
图1. 根际热点中微生物活性及功能的变化受土壤肥力的影响
