降水变率驱动下根际与非根际土壤碳汇分异机制：基于黄土高原农田系统的微生物功能解耦研究

本研究通过8年降水梯度实验(-50%至+50%)，揭示黄土高原农田根际与非根际土壤碳汇的分异机制：根际通过r策略菌介导的矿物结合有机碳(MAOC)积累(+20.5%)，非根际依赖团聚体保护的颗粒有机碳(POC)储存(+22.5%)，为气候敏感区碳管理提供新范式。

　　

在全球气候变化加剧降水格局改变的背景下，干早区农业生态系统面临碳储存与粮食生产的双重挑战。黄土高原作为中国典型的雨养农业区，其土壤碳库对降水变率的响应机制尚未明晰。传统研究将土壤视为均质体系，忽视了根际（<5%土壤体积却承载1/3碳转化）与非根际微域的显著差异，且极端降水研究占主导，对常见的中度降水梯度关注不足。

为破解这些难题，中国科学院水利部水土保持研究所（西北农林科技大学）的Jia Zeng团队在《Applied Soil Ecology》发表重要成果。研究团队在陕西延安建立8年降水控制实验场(-50%、-25%、自然降水、+25%、+50%)，采用PLSR路径分析、rrn基因拷贝数测定、微团聚体分级等技术，系统解析大豆根际与非根际碳汇的分异机制。

响应机制的空间分异
降水增加使根际SOC提升20.5%（MAOC占比达88.8%），非根际SOC增长22.5%（POC贡献率升至17.5%）。根际碳积累源于低C/N分泌物（C/N<9）诱导的r策略菌富集（rrn拷贝数增加），促进MAOC形成；非根际则依赖降水增强的团聚体物理保护。

微生物功能群解耦
细菌α多样性在两地均增加，但真菌响应相反：根际上升而非根际下降。降水驱动细菌向r策略转变（寡营养/富营养比降低），而真菌策略保持稳定，揭示碳循环的功能群协同新机制。

碳汇模型构建
PLSR模型量化显示：根际碳汇70.7%由根系分泌物驱动，119.8%的C/N比变化是关键调控点；非根际则89.2%依赖微生物多样性-团聚体互作。该研究首次提出"根际矿物锚定-非根际物理封存"的双路径碳汇模型。

这项研究为干旱区农业应对气候变化提供了理论基石：通过优化作物根际工程（如选育低C/N分泌物品种）可增强MAOC固存，而改善土壤结构能提升非根际POC储量。成果对实现"双碳"目标下的智能农业管理具有重要指导价值。