菌根类型通过根际真菌残体碳沉积调控土壤有机碳库的微生物机制

本研究揭示了丛枝菌根(AM)与外生菌根(ECM)树种通过根际效应差异化调控微生物残体碳（尤其是真菌残体碳FNC）对土壤有机碳(SOC)库的贡献机制。结果表明ECM树种根际FNC积累效应显著强于AM树种(463% vs.239%)，且FNC是驱动SOC形成的关键途径。研究首次阐明AM树种以微生物资源限制为主要调控因子，而ECM树种以根系性状为主导驱动因素，为森林土壤碳循环的根-微生物互作机制提供新见解。

　　

Highlight

FNC primarily drove the rhizosphere effect on SOC

两种菌根类型树种的根际土壤中细菌残体碳(BNC)和真菌残体碳(FNC)含量均显著高于本体土壤，证实根际是微生物残体沉积到土壤有机碳(SOC)库的热点区域(Wang et al., 2024a)。微生物残体碳含量取决于微生物残体通过细胞摄取、生物合成、生长和死亡等过程的沉积与降解回收动态平衡。尽管根际中更高的微生物周转率可能促进微生物残体沉积，但更强的微生物分解活动也可能加速其回收过程(Jia et al., 2023)。本研究中，根际土壤显著更高的BNC和FNC含量表明微生物残体沉积过程胜过回收过程。

有趣的是，外生菌根(ECM)树种根际的FNC含量显著高于丛枝菌根(AM)树种，而BNC和SOC含量在两类树种间无显著差异。这些发现表明ECM树种根际更有利于真菌残体的积累。ECM树种根际FNC对SOC的贡献率(55.8%)显著高于AM树种(43.2%)，且结构方程模型显示FNC（而非BNC）是驱动根际SOC积累的直接路径。真菌残体通常比细菌残体具有更高的化学稳定性（例如几丁质和麦角固醇含量更高），使其更难被分解(Liang et al., 2017; Xie et al., 2024)。此外，ECM真菌通过竞争抑制腐生微生物的分解活动(Averill et al., 2014)，而AM真菌则招募腐生细菌促进有机质分解(Xu et al., 2018)。因此，ECM树种根际可能通过"保护路径"促进FNC积累，而AM树种根际可能通过"微生物循环路径"加速FNC周转。

Conclusions

我们研究了丛枝菌根(AM)和外生菌根(ECM)树种对细菌残体碳(BNC)和真菌残体碳(FNC)的根际效应，探讨了根系性状、土壤养分可用性和微生物资源限制如何影响BNC和FNC的根际效应，进而驱动土壤有机碳(SOC)积累。结果表明FNC在AM和ECM树种下均是SOC积累的核心驱动因素，且在ECM树种根际中表现出更强的积累效应（根际效应达463%）。更重要的是，两类菌根树种的调控机制存在显著差异：AM树种中微生物资源限制是主要调控因子，而ECM树种中根系性状比其他因素扮演更重要的角色。这些发现强调了菌根相关根际过程在土壤碳形成中的关键作用，特别是通过真菌途径，为森林土壤碳循环的根-微生物互作机制提供了新见解。