（1）根际和非根际SOC和微生物残体的差异。根际SOC和氨基糖浓度均显著高于非根际土壤（图2）。其中，根际SOC平均浓度比非根际土壤高66.7% (图2a)；根际土壤中总氨基糖、胞壁酸和氨基葡萄糖的平均浓度分别比非根际土壤高78.5%、45.9%和59.1%（图2b-d）。
图2 根际和非根际土壤有机碳、胞壁酸、氨基葡萄糖和总氨基糖浓度的差异
（2）根际微生物残体积累能力的变幅和驱动因子。相比于非根际土壤，根际土壤的氨基糖和SOC浓度分别增加了78.52%和66.69%（图3a），平均RAS/SOC为1.84，表明根际微生物残体积累速度快于SOC积累速度。同时，RAS/SOC大于1的频率高达71.9%（图3b）。此外，在所有环境因子中，RAS/SOC仅与根际土壤养分有效性呈显著正相关（图4），表明土壤养分有效性是RAS/SOC变化的主要驱动因素。
图3 根际和非根际土壤间氨基糖和有机碳的相对变化，根际相对于非根际增加的氨基糖与增加的SOC的比值（RAS/SOC）（a）；RAS/SOC的频率分布图（b）
图4 RAS/SOC与年均温、年均降水量、根际土壤pH和根际土壤养分有效性的关系
（3）根际土壤养分有效性与微生物生理属性的关系。线性回归分析显示，随着根际土壤养分有效性的增加，反映微生物生长产量的微生物CUE和生长速率显著增加（图5a,b）。反映微生物资源获取和呼吸消耗的单位生物量水解酶和氧化酶活性以及呼吸商分别随着根际土壤养分有效性的增加而降低（图5c-e）。
图5 根际微生物碳利用效率、呼吸商、生长速率以及水解酶和氧化酶潜在活性的变化依赖于根际土壤养分有效性
（4）微生物生活史策略的权衡取决于土壤养分有效性。PCA分析显示，沿第一轴，与微生物生长量和代谢投资相关的生理性状分别沿两个相反方向延伸（图6a）。Pearson相关分析也显示，与这两种策略相关的微生物生理性状之间存在负相关（图7）。这些结果清楚地反映了微生物高产与资源获取策略在同一维度上的转变。同时，根际土壤养分有效性与微生物生长量(CUE和生长率)之间存在显著的正相关关系（图6a和7）。SEM结果进一步表明，根际土壤养分有效性通过提高微生物CUE和生长速率来实现对RAS/SOC的积极影响（图6b）。这些综合结果表明，随着土壤养分有效性的增加，微生物倾向于采取高产策略。
图6 微生物高产与资源获取策略的生理性状和根际土壤养分有效性的主成分分析(PCA) (a)；根际土壤养分有效性如何通过影响微生物生理性状而调控RAS/SOC的结构方程模型(SEM)分析 (b)
图7 根际土壤养分有效性与微生物生理性状之间的Pearson相关系数矩阵
上述研究结果在区域尺度上表明根际比非根际具有更高的微生物残体积累能力，证实了根际是微生物残体积累的热点区，并充分强调了土壤养分有效性所驱动的微生物代谢策略权衡在调控根际微生物残体形成与积累中的生态重要性。
本研究成果是团队近年来关注西南高寒森林根际土壤碳汇功能与调控机制以来（Journal of Ecology, 2022; Soil Biology and Biochemistry, 2024, 2021），在该领域取得的又一重要进展。上述系列研究成果充分强调了根际在森林SOC长期固存与土壤碳汇功能适应性管理中的生态重要性，丰富和拓展了多变环境下森林土壤碳动态过程及其理论体系的科学认知。
原文链接：https://doi.org/10.1111/1365-2745.14448
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