森林土壤是陆地生态系统最大的有机碳（SOC）库，高效发挥森林土壤碳汇功能是实现“双碳”战略目标的重要途径之一。相应地，科学认识森林土壤固碳过程与调控机制已成为当前森林生态学、土壤学领域重要的前沿基础科学问题与林业碳汇功能适应性管理的核心现实需求。近年来不断涌现的证据表明，微生物通过合成代谢而迭代积累的微生物残体很大程度上主导了SOC的长期积累和固持。其中，由于根源C持续输入在根系周围的根际微域形成了一个独特而又典型的微生物热点区，并伴随着更快的微生物生长和更强的微生物代谢活性，进而导致根际区微生物残体对长期SOC积累贡献能力比非根际区更为突出和明显。然而，目前大多研究通常将根际和非根际土壤视为一个均质有机体，而缺乏针对根际区SOC形成过程与稳定性机制的专一性试验研究，导致根际区土壤碳动态过程及其生态重要性在很大程度上未被探索和了解，已成为森林土壤碳汇功能变化认知最少且极为薄弱的关键环节之一。

基于此，中国科学院成都生物研究所尹华军研究团队通过系统收集青藏高原典型高寒针叶林39个样点的根际和非根际土壤样品（图1），量化了根际和非根际土壤中有机碳和氨基糖的浓度，并通过计算根际相对于非根际土壤中增加的氨基糖与增加的有机碳的比例（R_AS/SOC），评估了微生物残体对根际SOC积累的贡献程度。同时测定了根际土壤养分浓度和微生物生理性状，以揭示多变环境下根际微生物残体对SOC积累贡献的潜在微生物调控机制。研究结果表明：Ⅰ）在所有采样点中，根际土壤中SOC标准化的氨基糖平均浓度显著高于非根际土壤，且平均R_AS/SOC大于1，表明根际微生物残体对SOC库的贡献能力比非根际土壤更大（图2）；Ⅱ）土壤养分有效性是影响R_AS/SOC变化的重要因素（图3）。具体地，随根际土壤养分有效性增加，微生物代谢特征逐渐从投资策略向高产策略转变（图4），并导致根际微生物残体积累能力不断增强。上述研究结果在区域尺度上表明根际比非根际具有更高的微生物残体积累能力，证实了根际是微生物残体积累的热点区，并充分强调了土壤养分有效性所驱动的微生物代谢策略权衡在调控根际微生物残体形成与积累中的生态重要性。

上述研究结果近期以“Rhizosphere as a hotspot for microbial necromass deposition into the soil carbon pool”为题发表在生态学领域国际著名期刊Journal of Ecology (2024)上。该论文第一作者为中科院成都生物研究所特别研究助理汪其同（现就职于山东农业大学林学院），通讯作者为尹华军研究员和西北工业大学张子良教授。论文合作者还包括沈阳应用生态研究所梁超研究员、西澳大学Hans Lambers教授、北京大学朱彪研究员等。本研究得到了国家自然科学基金区域联合重点项目、国家自然科学基金项目、中科院“西部之光”交叉团队项目、四川省科技计划项目和西藏自治区科技计划等项目联合资助。

本研究成果是团队近年来关注西南高寒森林根际土壤碳汇功能与调控机制以来（Journal of Ecology, 2022; Soil Biology and Biochemistry, 2024, 2021），在该领域取得的又一重要进展。上述系列研究成果充分强调了根际在森林SOC长期固存与土壤碳汇功能适应性管理中的生态重要性，丰富和拓展了多变环境下森林土壤碳动态过程及其理论体系的科学认知。

图1 39个高寒针叶林采样点分布图

图2 根际和非根际土壤间氨基糖和有机碳的相对变化，根际相对于非根际增加的氨基糖与增加的SOC的比值（RAS/SOC）（a）；RAS/SOC的频率分布图（b）

图3气候因子、根际土壤养分有效性、微生物生理特性与RAS/SOC的关系。

图4 土壤养分有效性如何通过影响微生物生活史策略而调控根际土壤微生物残体积累能力的概念框架图

原文链接：https://doi.org/10.1111/1365-2745.14448