泥炭地是全球重要的碳库，以约3%的陆地面积储存了大约三分之一的土壤碳。目前，中高纬度的泥炭地正在受许多直接和间接的气候变化所影响，包括大幅减少的雪被覆盖和灌丛化。雪被覆盖减少会通过影响冬季土壤水、热条件及随后生长季水分和养分的供应，改变植物和微生物的活动，进而影响土壤有机碳固存。与此同时，泥炭地灌丛化可能同时发生并对土壤有机碳固存产生交互影响。然而，它们对根际土壤微生物残体碳（MNC）和植物源碳（PNC）动态的影响尚不清楚。

基于此，东北师范大学于晓菲教授团队在中国北方的泥炭地（草本泥炭地和灌丛泥炭地）进行了一项雪被去除的野外原位控制实验，采用生物标志物的方法表征和量化不同季节根际土壤MNC和PNC，并结合代谢组学和微生物高通量测序技术，旨在揭示灌丛化和除雪对根际土壤不同来源碳的影响及其机制。

研究结果表明，MNC在春季对SOC的贡献较大，其中大部分来自真菌残体碳，而PNC对SOC的贡献在夏季和秋季逐渐增加。灌丛化使MNC含量减少了15.80%，PNC含量减少了7.68%。与之相反，除雪后灌丛泥炭地和草本泥炭地的MNC含量分别增加了8.24%和2.58%，PNC含量分别增加了11.31%和17.39%。根系分泌物的变化可能是调节根际SOC不同组分积累的重要因素。具体来说，糖和氨基酸对MNC和PNC产生正的激发效应，而有机酸则产生负的激发效应。根系分泌物介导MNC和PNC积累的机制因季节而异。未来，随着气候变暖，灌丛化可能会抵消积雪减少导致的MNC和PNC含量的增加。这项研究将有助于预测泥炭地未来碳汇功能的变化，为模型模拟和预测陆地碳循环对气候变化的响应提供了重要的数据支撑。

图片1.灌丛化和除雪对不同季节中微生物残体碳（a）、真菌残体碳（b）、细菌残体碳（c）的含量及真菌与细菌残体碳的比例（d）的影响

图片2.灌丛化和除雪对不同季节中木质素酚（a）、香草基酚（b）、紫丁香基酚（c）、肉桂基酚（d）含量，以及香草基酚的酸/醛比例（e）和紫丁香基酚的酸/醛比例（f）的影响

图片3.基于相关性分析和随机森林模型，土壤属性、根系分泌物和微生物群落对土壤有机碳不同组分的贡献在春季（a）、夏季（b）和秋季（c）

图片4.灌丛化和除雪对MNC和PNC影响的结构方程模型

研究结论：灌丛化和除雪对MNC和PNC的影响不同，导致根际SOC积累过程的差异。植物木质素对根际SOC的贡献大于微生残体碳。根系分泌物是调节根际SOC组分积累的重要因素，因为它可以加速或减缓有机碳的矿化作用。灌丛化增加了根系分泌物中的糖和氨基酸输入，促进了正激发效应，同时减少了有机酸输入，抑制了负激发效应，进而降低了MNC和PNC的含量。除雪减少了根系分泌物中的糖类输入，抑制了正激发效应，但增加了有机酸输入，促进了负激发效应，进而增加了MNC和PNC含量。

摘要图