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为探究根系分泌物化学计量比对土壤碳循环的影响，研究人员以 35 年生刺槐（Robinia pseudoacacia）人工林土壤为对象，设置不同 C:N 比（10、50、100）模拟根系分泌物处理。发现累积 CO?通量随 C:N 比升高显著增加，细菌群落组成和网络复杂性改变，关键类群响应差异。研究为根系分泌物调控土壤碳循环提供科学依据。
在土壤生态系统中，植物根系通过向根际释放碳（C）、氮（N）化合物影响土壤养分循环与碳动态。然而，根系分泌物的碳氮化学计量比（C:N）如何调控土壤碳循环过程，尤其是对微生物群落和微生物呼吸的影响，尚未得到充分解析。刺槐（Robinia pseudoacacia）作为中国北方重要的造林树种，在黄土高原生态恢复中发挥着关键作用，但其人工林能否长期维持碳固存功能，与根系分泌物的化学计量特征密切相关。因此，揭示刺槐根系分泌物 C:N 比对土壤碳循环的作用机制，对理解森林生态系统碳汇潜力具有重要科学意义。
为解决上述科学问题，陕西师范大学等机构的研究人员开展了相关研究。研究以黄土高原 35 年生刺槐人工林土壤为材料，通过添加模拟根系分泌物（包括对照、单一碳源、单一氮源及 C:N 比为 10、50、100 的碳氮组合），进行为期 110 天的培养实验，系统分析了不同处理下土壤微生物呼吸（以累积 CO?通量表征）、细菌群落结构及网络互作关系的变化，并探讨了根系分泌物化学计量比通过微生物类群和酶活性调控土壤呼吸的路径。研究成果发表在《Applied Soil Ecology》。
研究采用的主要技术方法包括：土壤微生物呼吸测定（定期收集 CO?计算累积通量）、细菌群落高通量测序（分析 Shannon 指数和群落组成）、置换多元方差分析（PERMANOVA，比较细菌群落差异）、网络分析（评估微生物网络复杂性）以及偏最小二乘路径分析（PLS-PA，解析变量间因果关系）。土壤样本采集自陕西省永寿县槐平林场 0-20 cm 土层，经去除凋落物和石块后用于实验。
根系分泌物模拟物对土壤碳氮组分的影响
实验结果显示，培养 42 天时，溶解有机碳（DOC）含量随根系分泌物 C:N 比升高而增加，而在 110 天时呈现相反趋势；土壤微生物生物量碳（MBC）随 C:N 比升高持续增加，在 C:N100 处理达到最大值。铵态氮（NH??-N）和溶解有机氮（DON）含量则随 C:N 比变化表现出复杂动态，表明根系分泌物 C:N 比对土壤碳氮的有效性和微生物周转具有时间依赖性影响。
根系分泌物 C:N 比对微生物呼吸的影响
累积 CO?通量在不同 C:N 处理间存在显著差异（P < 0.05），且随 C:N 比升高呈显著增加趋势。这表明高 C:N 比的根系分泌物可能通过促进微生物对碳源的利用效率，增强土壤碳的分解与释放。
根系分泌物 C:N 比对细菌群落的影响
细菌 Shannon 指数随 C:N 比升高而降低，但随培养时间延长而增加，显示微生物多样性同时受底物质量和时间的调控。PERMANOVA 分析表明，细菌群落组成随时间推移和根系分泌物输入发生显著改变，说明微生物群落对资源化学计量的响应具有动态性。
细菌网络互作与关键类群响应
网络分析显示，根系分泌物 C:N 比升高导致细菌网络复杂性增加，表明微生物间互作关系随资源条件变化而重塑。在网络模块枢纽中，酸杆菌门（Acidobacteriota）和变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度随 C:N 比升高而降低，而放线菌门（Actinobacteriota）呈现相反趋势。根据生态策略理论，放线菌门和酸杆菌门属于 k - 策略者（k-strategists，适应资源有限环境），变形菌门属于 r - 策略者（r-strategists，适应资源丰富环境），表明具有相同生活策略的关键类群对根系分泌物输入存在差异化响应。
根系分泌物调控土壤呼吸的路径分析
偏最小二乘路径分析表明，根系分泌物化学计量比通过影响关键细菌类群（如放线菌门、酸杆菌门）的丰度及酶活性，间接调控土壤呼吸过程。这揭示了微生物群落结构与功能之间的复杂关联，为解析根系分泌物驱动土壤碳循环的机制提供了新视角。
研究结论与意义
本研究系统阐明了刺槐根系分泌物 C:N 比对土壤微生物呼吸和群落结构的调控机制。结果表明，根系分泌物输入通过改变微生物生活策略（k/r 策略）、网络互作复杂性及关键类群丰度，影响土壤碳的分解与周转。高 C:N 比分泌物促进微生物代谢活性，增强碳释放，而低 C:N 比可能通过优化碳氮资源匹配度，维持微生物多样性。研究结果不仅丰富了根系 - 微生物 - 土壤碳循环互作的理论体系，也为通过调控根系分泌物化学计量特征提升土壤碳固存能力提供了科学依据，对黄土高原森林生态系统的碳管理具有实践指导意义。
