森林土壤有機(jī)碳（SOC）的形成過(guò)程與途徑非常復(fù)雜，受到眾多生物和非生物因素的共同影響，導(dǎo)致目前關(guān)于森林SOC分子組成與形成途徑還缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。近年來(lái)，不斷涌現(xiàn)的證據(jù)表明土壤微生物經(jīng)過(guò)合成代謝過(guò)程而迭代累積的化合物（即土壤微生物碳泵，MCP）可能比傳統(tǒng)的植物源化合物在土壤有機(jī)碳形成和累積中發(fā)揮了更大的貢獻(xiàn)。相應(yīng)地，微生物生長(zhǎng)和死亡過(guò)程對(duì)土壤C積累貢獻(xiàn)在土壤微生物熱點(diǎn)區(qū)更為突出，但目前對(duì)微生物熱點(diǎn)區(qū)土壤碳動(dòng)態(tài)獨(dú)特規(guī)律缺乏充分的野外原位試驗(yàn)驗(yàn)證。根系活動(dòng)形成的根際作為典型的微生物熱點(diǎn)區(qū)，為從細(xì)微尺度上深入辨識(shí)微生物過(guò)程在SOC形成和累積中的關(guān)鍵調(diào)控作用提供了獨(dú)特的研究視角。特別地，根系作為一個(gè)高度復(fù)雜且功能異質(zhì)的分支系統(tǒng)，不同根系模塊（如吸收根和運(yùn)輸根）根系生理代謝活性之間存在明顯差異，并導(dǎo)致不同根系功能模塊間SOC化學(xué)組成和形成途徑呈現(xiàn)出高度的異質(zhì)性特征。然而，目前關(guān)于不同根系功能分化如何差異化地調(diào)控土壤SOC組分與形成來(lái)源等關(guān)鍵過(guò)程研究近乎一片空白，極大地限制了在細(xì)微尺度上對(duì)森林土壤C形成和固存機(jī)制的深入認(rèn)識(shí)與理解。 

 基于此，中科院成都生物研究所森林生態(tài)過(guò)程與調(diào)控項(xiàng)目組尹華軍研究團(tuán)隊(duì)以西南亞高山典型的人工林云杉（Picea asperata）為試驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)分離吸收根（1-3級(jí)細(xì)根）和運(yùn)輸根（4-5級(jí)細(xì)根）兩個(gè)根系功能模塊，在量化兩個(gè)功能模塊根際SOC儲(chǔ)量及其對(duì)土壤C固存相對(duì)貢獻(xiàn)差異的基礎(chǔ)上（Wang et al., 2021, SBB），進(jìn)一步借助于生物標(biāo)志物分析技術(shù)，分析了兩個(gè)功能模塊間土壤微生物殘?bào)w分子組成（氨基糖：胞壁酸、氨基葡萄糖、氨基半乳糖）的差異，并量化和評(píng)估了吸收根和運(yùn)輸根根際土壤MCP能效（即微生物殘?bào)wC對(duì)SOC的貢獻(xiàn)）大小。研究結(jié)果表明：I）盡管吸收根和運(yùn)輸根根際單位SOC中氨基糖含量低于非根際土壤，但兩個(gè)根系功能模塊氨基糖累積效率（即根際相對(duì)于非根際增加的SOC中氨基糖的比例）均超過(guò)0.5（圖1），表明微生物殘?bào)w在根際SOC累積貢獻(xiàn)中發(fā)揮了主導(dǎo)性作用；II）根際和非根際土壤MCP能效均超過(guò)50%，且吸收根(56%)比運(yùn)輸根(51%)驅(qū)動(dòng)了更大的土壤MCP能效（圖2）。上述結(jié)果表明，微生物殘?bào)w是高寒針葉林土壤有機(jī)碳固存的主要貢獻(xiàn)者，本研究從根際視角為SOC積累中土壤微生物碳泵能效理論提供了直接的試驗(yàn)證據(jù)。 

 上述研究結(jié)果于2022年4月23日以“Absorptive roots drive a larger microbial carbon pump efficacy than transport roots in alpine coniferous forests”為題，在線發(fā)表于國(guó)際生態(tài)學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Journal of Ecology》上。成都生物研究所博士后汪其同為論文第一作者，尹華軍研究員為論文通訊作者。本研究得到了第二次青藏高原科學(xué)考察項(xiàng)目、中科院“西部之光”交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的聯(lián)合資助。 

 《Journal of Ecology》是英國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)會(huì)刊，與美國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)《Ecology》同屬生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的Top期刊。同時(shí)，這是本項(xiàng)目組自2020年以來(lái)在該期刊發(fā)表的第3篇關(guān)于森林根際過(guò)程研究的論文。 

 原文鏈接1 

 原文鏈接2 

 圖1吸收根和運(yùn)輸根根際相對(duì)于非根際增加的SOC中氨基糖的比例. AS，氨基糖；AR，吸收根；BR，運(yùn)輸根。 

 圖2 微生物殘?bào)wC在吸收根、運(yùn)輸根和非根際SOC形成和累積中的貢獻(xiàn). MNC，微生物殘?bào)w碳；FNC，真菌殘?bào)w碳；BNC，細(xì)菌殘?bào)w碳。