中國科學(xué)院成都生物研究所在根際土壤有機(jī)碳（SOC）組成和來源的垂直分異規(guī)律研究方面取得重要進(jìn)展。該項研究深入揭示了不同土層中根際土壤有機(jī)碳的化學(xué)組成差異及其植物與微生物來源貢獻(xiàn)的變化規(guī)律，對于理解陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程、評估土壤碳庫穩(wěn)定性以及制定科學(xué)的土壤管理策略具有重要的理論和實(shí)踐意義。

土壤有機(jī)碳是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫，其微小的變化都會對大氣二氧化碳濃度產(chǎn)生顯著影響。根際土壤作為植物根系、土壤微生物和礦物質(zhì)相互作用的活躍界面，其有機(jī)碳的動態(tài)是土壤碳循環(huán)的核心環(huán)節(jié)。以往的研究多聚焦于表層土壤，對根際過程在土壤剖面中的垂直變化規(guī)律認(rèn)識不足。

成都生物所的研究團(tuán)隊，通過選取典型生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)采集了從表層至深層的根際與非根際土壤樣品。研究綜合運(yùn)用了有機(jī)碳分組、穩(wěn)定性同位素（如δ13C）、生物標(biāo)志物（如木質(zhì)素酚、微生物殘留物氨基糖）以及分子生物學(xué)等多種技術(shù)手段，對有機(jī)碳的化學(xué)結(jié)構(gòu)、來源比例進(jìn)行了精細(xì)解析。

研究發(fā)現(xiàn)，根際效應(yīng)對土壤有機(jī)碳組成和來源的影響隨土壤深度呈現(xiàn)規(guī)律性變化：

1. 組成分異：在表層土壤（0-20厘米），根際土壤中的活性碳組分（如可溶性有機(jī)碳、微生物生物量碳）比例顯著高于非根際土壤，碳的周轉(zhuǎn)更為活躍。隨著土層加深（20厘米以下），根際與非根際土壤中有機(jī)碳的化學(xué)穩(wěn)定性整體增強(qiáng)，但根際土壤中與礦物結(jié)合較弱的顆粒有機(jī)碳仍保持相對較高的比例，表明深層根際仍是一個重要的碳轉(zhuǎn)化“熱點(diǎn)”。
2. 來源分異：基于同位素和生物標(biāo)志物的分析表明，在表層根際，有機(jī)碳同時接收大量新鮮的植物源碳（如根系分泌物、凋落物）和活躍的微生物源碳輸入。隨著深度增加，植物直接輸入的根系分泌物減少，但植物殘體分解產(chǎn)物和微生物代謝、周轉(zhuǎn)產(chǎn)生的殘留碳（如氨基糖）在有機(jī)碳庫中的相對貢獻(xiàn)率顯著上升，成為深層根際土壤有機(jī)碳，特別是穩(wěn)定碳庫的重要來源。這顛覆了以往認(rèn)為深層土壤碳主要來自古老植物殘體的簡單認(rèn)知。
3. 驅(qū)動機(jī)制：這種垂直分異規(guī)律主要受控于根系分布與活性、微生物群落結(jié)構(gòu)與功能、礦物保護(hù)作用以及水氧條件等環(huán)境因素的協(xié)同作用。深層根際特有的微生物群落可能通過利用難降解碳和自身殘留物的積累，在塑造深層碳庫組成方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

該研究的進(jìn)展明確了根際過程在整個土壤剖面碳循環(huán)中的連續(xù)性和差異性，強(qiáng)調(diào)了深層根際作為碳“轉(zhuǎn)化器”和“穩(wěn)定器”的雙重功能。研究成果不僅深化了對土壤碳循環(huán)垂直維度的理解，也為通過調(diào)控植物-微生物-礦物互作來增強(qiáng)土壤碳固存，特別是提升深層土壤碳庫的穩(wěn)定性，提供了重要的科學(xué)依據(jù)。例如，在農(nóng)業(yè)和生態(tài)管理中，選育深根系作物或植物、改善土壤結(jié)構(gòu)以促進(jìn)深層根系生長和微生物活動，可能是增強(qiáng)土壤固碳潛力的有效途徑。

此項研究得到了國家自然科學(xué)基金等項目的支持，相關(guān)成果已發(fā)表于國際環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊。