中國科學院成都生物研究所在根際土壤有機碳（SOC）組成和來源的垂直分異規律研究方面取得重要進展。該項研究深入揭示了不同土層中根際土壤有機碳的化學組成差異及其植物與微生物來源貢獻的變化規律，對于理解陸地生態系統碳循環過程、評估土壤碳庫穩定性以及制定科學的土壤管理策略具有重要的理論和實踐意義。
土壤有機碳是陸地生態系統最大的碳庫，其微小的變化都會對大氣二氧化碳濃度產生顯著影響。根際土壤作為植物根系、土壤微生物和礦物質相互作用的活躍界面，其有機碳的動態是土壤碳循環的核心環節。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律認識不足。
成都生物所的研究團隊，通過選取典型生態系統，系統采集了從表層至深層的根際與非根際土壤樣品。研究綜合運用了有機碳分組、穩定性同位素（如δ13C）、生物標志物（如木質素酚、微生物殘留物氨基糖）以及分子生物學等多種技術手段，對有機碳的化學結構、來源比例進行了精細解析。
研究發現，根際效應對土壤有機碳組成和來源的影響隨土壤深度呈現規律性變化：
- 組成分異：在表層土壤（0-20厘米），根際土壤中的活性碳組分（如可溶性有機碳、微生物生物量碳）比例顯著高于非根際土壤，碳的周轉更為活躍。隨著土層加深（20厘米以下），根際與非根際土壤中有機碳的化學穩定性整體增強，但根際土壤中與礦物結合較弱的顆粒有機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化“熱點”。
- 來源分異：基于同位素和生物標志物的分析表明，在表層根際，有機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，但植物殘體分解產物和微生物代謝、周轉產生的殘留碳（如氨基糖）在有機碳庫中的相對貢獻率顯著上升，成為深層根際土壤有機碳，特別是穩定碳庫的重要來源。這顛覆了以往認為深層土壤碳主要來自古老植物殘體的簡單認知。
- 驅動機制：這種垂直分異規律主要受控于根系分布與活性、微生物群落結構與功能、礦物保護作用以及水氧條件等環境因素的協同作用。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揮關鍵作用。
該研究的進展明確了根際過程在整個土壤剖面碳循環中的連續性和差異性，強調了深層根際作為碳“轉化器”和“穩定器”的雙重功能。研究成果不僅深化了對土壤碳循環垂直維度的理解，也為通過調控植物-微生物-礦物互作來增強土壤碳固存，特別是提升深層土壤碳庫的穩定性，提供了重要的科學依據。例如，在農業和生態管理中，選育深根系作物或植物、改善土壤結構以促進深層根系生長和微生物活動，可能是增強土壤固碳潛力的有效途徑。
此項研究得到了國家自然科學基金等項目的支持，相關成果已發表于國際環境科學與生態學領域權威期刊。
