微生物激活驱动退化杨树林土壤有机碳积累：砧木嫁接纯林超越混交林的碳汇机制

针对全球森林退化导致的土壤有机碳(SOC)损失问题，研究人员通过35年长期定位试验，比较砧木嫁接纯林(SGP)、杨树-柠条混交林(MPC)和杨树-松树-榆树混交林(MPPE)对土壤碳库的修复效果。研究发现SGP通过增强碳循环微生物群落稳定性(网络密度0.320)和功能基因表达(如coxL/M基因提升29.87%)，显著提高顽固性有机碳(ROC)储量23.27 t·hm-2，为退化林改造提供科学依据。

　　

全球森林退化导致每年损失约20亿吨土壤有机碳，如同地球正在"失血"。在中国黄土高原，35-40年树龄的杨树纯林出现严重退化，传统混交林改造收效甚微。这片曾经"绿进沙退"的生态屏障，正面临碳库功能衰退的危机。中国林业科学研究院的研究团队在《Industrial Crops and Products》发表的研究，创新性地提出"砧木嫁接"改造方案，揭示了微生物驱动碳汇的新机制。

研究人员采用多组学联用技术，在山西金山滩林区设置4种处理（退化杨树林CK、砧木嫁接纯林SGP、两种混交林MPC/MPPE），采集0-20 cm土层样本。通过高通量宏基因组测序分析碳循环功能基因，结合共现网络和中性群落模型解析微生物组装过程，利用结构方程模型量化各因素对SOC的贡献。

土壤性质对改造措施的响应
SGP处理使土壤容重(BD)降低12.3%，有效磷(AP)提升100%，有机碳(SOC)含量达9.66 g·kg^-1，显著高于混交林。砧木保留形成的"地下脚手架"维系了根系-土壤-微生物的稳定互作体系。

碳循环功能基因的调控机制
SGP特异性激活CO氧化基因(coxL/M)和果胶降解基因(pel)，使碳水化合物活性酶(GHs)相对丰度提高35%。随机森林分析显示，土壤含水量(SMC)解释51.7%的基因变异，印证了"水力耦合"假说。

微生物群落的组装特征
中性模型显示细菌迁移率(m=0.881)显著高于真菌。SGP处理下归一化随机性比率(NST>0.5)表明随机过程主导，微生物网络边缘数达346条，形成"小型世界"拓扑结构。

碳汇形成的驱动路径
结构方程模型揭示：土壤理化性质(路径系数0.78)>群落组装(0.45)>功能基因(-0.33)的级联效应构成主要驱动链。每提升1单位微生物多样性，可通过间接效应增加0.14单位SOC储量。

该研究突破"混交林优于纯林"的传统认知，证实砧木嫁接可通过"微生物保险箱"效应实现碳封存。保留的根系网络如同天然生物反应器，持续供给根系分泌物并维持微域环境稳定。研究为干旱区退化林改造提供新思路，其揭示的"微生物组-功能基因-碳循环"耦合机制，对全球森林碳汇管理具有范式意义。未来需在黏土、沙土等不同基质中验证该技术的普适性。