降水变化驱动根际与非根际土壤碳库分异：微生物群落功能解耦与碳汇机制解析

为解决气候变化下旱作农田土壤碳库响应机制不明的问题，研究人员通过8年降水梯度实验（-50%至+50%），揭示了根际与非根际土壤碳组分（MAOC/POC）的积累分异规律。结果表明：降水增加通过根分泌物C/N比提升（119.8%）驱动根际r-策略菌增殖促进MAOC形成（占比达88.8%），而非根际依赖微生物多样性调控和团聚体保护实现POC积累（占比升至17.5%）。该研究为气候敏感型农业碳管理提供了分区调控理论框架。

　　

气候变化正重塑全球降水格局，尤其威胁占陆地面积40.6%的旱作农业区——这些区域储存着全球44%的表层土壤碳。然而，传统研究多聚焦极端降水事件，忽视了更频繁发生的中等降水变化对土壤碳库的影响。更关键的是，根际（<5%土壤体积）与非根际土壤在碳循环机制上存在本质差异，但现有模型常将其混为一谈，导致碳汇预测偏差。针对这一科学盲区，中国黄土高原的科研团队开展了一项历时8年的创新研究。

陕西省安塞区五里湾流域的农田中，研究人员建立了五级降水梯度实验（-50%、-25%、常态、+25%、+50%），以大豆为模式作物，采用根际袋技术分离根际/非根际土壤。通过同位素标记、高通量测序（16S rRNA/ITS）和PLSR-PM模型等方法，系统解析了碳组分动态与微生物群落的互作机制。

响应SOC pools、根系分泌物和土壤性质
降水增加使根际与非根际SOC分别提升20.5%和22.5%，但碳组分贡献率呈现显著分异：根际MAOC/SOC比从80.3%增至88.8%，而非根际POC/SOC比从12.5%升至17.5%。同步监测发现，根分泌物C/N比在增雨条件下激增119.8%，直接关联MAOC形成效率。

微生物群落功能解耦
细菌群落呈现明显的r-策略转变（rrn拷贝数增加，寡营养/富营养比下降），而真菌生活史策略保持稳定。值得注意的是，根际细菌α多样性随降水增加而上升，但非根际真菌α多样性却显著降低，揭示了两者在碳转化中的功能分工。

分区碳汇机制模型
PLS-PM路径分析表明：根际碳汇主要经由"降水→根系分泌物C/N↑→r-策略菌增殖→MAOC形成"通路；非根际则依赖"降水→团聚体稳定性↑+细菌多样性调控→POC积累"路径。这种"双引擎"模型突破了传统单一碳汇认知。

该研究首次量化了中等降水变化下根际与非根际碳汇的分异规律，提出微生物功能群解耦是驱动碳组分空间分异的核心机制。实践层面，针对根际优化C/N比的水肥管理策略，以及非根际提升团聚体稳定性的耕作措施，可协同实现农业增产与碳汇提升。论文发表于《Applied Soil Ecology》，为全球旱区农业应对气候变化提供了理论基石。