近日，草業(yè)學(xué)院胡水金教授團(tuán)隊(duì)在《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）上發(fā)表了題為“Precipitation increase promotes soil organic carbon formation and stability via the mycorrhizal fungal pathway”的研究論文。該研究依托黃土高原半干旱草地長(zhǎng)期全球變化定位試驗(yàn)站，系統(tǒng)揭示了未來(lái)降雨增加情景下土壤有機(jī)碳形成與穩(wěn)定的關(guān)鍵微生物驅(qū)動(dòng)機(jī)制，取得重要進(jìn)展。

土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的變化在調(diào)節(jié)未來(lái)氣候變化中具有關(guān)鍵作用。植物根系和叢枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF）是調(diào)控土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)的核心生態(tài)因子。然而，未來(lái)氣候變化（如降雨增加）如何影響根系-AMF介導(dǎo)的土壤有機(jī)碳形成與穩(wěn)定機(jī)制仍缺乏系統(tǒng)研究。

本研究結(jié)合全球數(shù)據(jù)綜合分析與長(zhǎng)期田間野外試驗(yàn)，利用穩(wěn)定同位素示蹤、根系功能性狀測(cè)定與高通量測(cè)序等技術(shù)，從植物–菌根–微生物協(xié)同作用的角度解析降雨增加背景下的碳封存機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)：1）降雨增加改變植物群落結(jié)構(gòu)：促進(jìn)半灌木與雜類(lèi)草生長(zhǎng)，從而影響地下生物量分配格局；2）降雨增加誘導(dǎo)根系–AMF功能權(quán)衡：比根長(zhǎng)下降，但根直徑和組織密度升高，同時(shí)，比根長(zhǎng)下降，AMF定殖率及菌絲生物量顯著增加；3）AMF驅(qū)動(dòng)的土壤微生物群落轉(zhuǎn)變?cè)鰪?qiáng)了土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定：降雨增加使土壤細(xì)菌群落向K策略演化，細(xì)菌周轉(zhuǎn)降低，細(xì)菌殘?bào)w碳貢獻(xiàn)提升，從而促進(jìn)礦物結(jié)合有機(jī)碳（MAOC）的積累。上述過(guò)程共同作用，使AMF途徑而非根系途徑成為降雨增加情景下土壤碳輸入的主導(dǎo)路徑，并顯著促進(jìn)了土壤有機(jī)碳的形成與穩(wěn)定。該研究首次提供了未來(lái)降雨增加條件下 “AMF–微生物–有機(jī)碳穩(wěn)定” 途徑的直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)，揭示了草地生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期被忽視的碳封存過(guò)程，進(jìn)而深化了我們對(duì)全球變化背景下土壤碳循環(huán)調(diào)控機(jī)制的理解，為預(yù)測(cè)干旱與半干旱區(qū)的碳匯潛力提供了新的科學(xué)依據(jù)。

該研究由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室、寧夏云霧山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局、福建農(nóng)林大學(xué)、中山大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所合作完成。資環(huán)院博士研究生何堂慶，已畢業(yè)碩士生趙云峰和博士研究生汪曉東為本文共同第一作者。草業(yè)學(xué)院仇云鵬教授和胡水金教授為共同通訊作者。福建農(nóng)林大學(xué)郭梨錦副教授，西北農(nóng)林科技大學(xué)郭梁教授，中山大學(xué)陳懷海副教授和中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所王益博士也參與了此研究。

全文鏈接: https://doi.org/10.1073/pnas.2519072122