干旱与多样化植物残体遗留效应的耦合作用：葡萄糖的归宿及其对土壤有机碳的激发效应

本研究通过稳定碳同位素(13C)示踪技术，揭示了干旱历史与覆盖作物残体多样性对土壤微生物碳固存效率(CSE)、矿物结合有机碳(MAOC)形成及激发效应的交互影响，为农业生态系统应对气候变化提供了关键机制解析。

　　

Highlight

干旱和残体类型影响葡萄糖-C的归宿

我们发现水分处理和残体类型对葡萄糖在CO₂、微生物生物量碳(MBC)和溶解性有机碳(DOC)中的回收量存在显著的交互作用（表1）。同时，残体类型影响了24小时时间点微生物残体中葡萄糖的回收量和葡萄糖-C固存效率(CSE)，以及六个月时间点矿物结合有机碳(MAOC)、颗粒有机碳(POC)和DOC中的葡萄糖回收量（表1）。所有微宇宙中，葡萄糖-C在CO₂、MAOC和POC组分中的平均回收率分别随时间推移而增加、减少和保持稳定。

覆盖作物残体影响干旱后微生物对葡萄糖-C的处理方式

通过受控微宇宙研究，我们发现植物残体改良剂改变了微生物群落组成、新添加简单有机碳的保留情况以及干旱后新添加简单有机碳的激发效应。无论多样性/组成如何，残体在早期（24小时）略微提高了葡萄糖-C固存效率(CSE)，表明微生物功能存在残体遗留效应。然而，这种效应未能持续较长时间（六个月）。先前的研究表明，微生物群落在干旱后可能通过改变其碳分配策略来适应环境变化，但我们的结果表明，残体类型在调节这种适应中扮演了关键角色。

结论

提升农业生态系统功能及气候变化韧性的努力依赖于覆盖作物等多样化策略。针对美国东南部采集的农业粉壤土，我们发现覆盖作物残体影响土壤微生物群落结构、葡萄糖-C的稳定性以及干旱对葡萄糖诱导激发的遗留效应。在未添加残体的土壤中，我们观察到最高的真菌和细菌多样性，但残体添加改变了群落组成并影响了碳循环过程。总体而言，覆盖作物残体（无论多样性/组成如何）有潜力提高新添加简单碳作为微生物生物量和残体的稳定性，但阻止该碳长期以MAOC形式积累。同时，多样化植物残体能够减少干旱后简单碳对现有土壤有机碳(SOC)的激发效应。尽管限于单一农业土壤，这些结果揭示了植物多样性/组成如何影响土壤对全球变化的响应。