综述：根际细菌与丛枝菌根真菌相互作用增强全球旱地土壤碳固存：一项全球荟萃分析

《Journal of Advanced Research》：The interactions between rhizobacteria and arbuscular mycorrhizal fungi enhance global soil carbon sequestration in drylands: A global meta-analysis

本综述通过全球荟萃分析首次揭示，丛枝菌根真菌（AMF）与植物根际促生菌（PGPR）协同接种可显著提升旱地土壤有机碳（SOC）固存。研究涵盖989组观测数据，表明AMF通过分泌球囊霉素（GRSP）、扩展菌丝网络（提升122%），PGPR通过产酶（如磷酸酶、脲酶）和植物激素（如IAA）协同增强碳组分（如MBC、POC）。该策略适用于酸性/碱性土壤及不同作物系统，为旱地农业可持续发展提供关键路径。

　　

背景

干旱是限制旱地农业可持续发展的核心因素，其导致土壤有机碳（SOC）流失、微生物活性受抑。丛枝菌根真菌（AMF）和植物根际促生菌（PGPR）作为关键土壤微生物，可通过协同作用提升土壤碳储量，但二者交互机制在全球尺度的定量评估仍属空白。

综述目标

本文首次对1998-2025年间全球研究进行荟萃分析，系统评估AMF与PGPR单独或联合接种对旱地SOC动态的影响，并解析其内在机理。

关键科学概念

基于34项研究、989组观测数据的分析表明，AMF与PGPR协同接种使SOC提升47%，显著高于单独接种（AMF：39%；PGPR：38%）。这一效应主要源于以下机制：

1. 1.
   碳组分优化：协同接种显著提升微生物生物量碳（MBC）、易氧化碳（EOC）、溶解性有机碳（DOC）等活性碳组分，其中DOC增幅达120%；
2. 2.
   菌丝与球囊霉素作用：AMF菌丝网络扩展122%，并通过分泌球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）促进土壤团聚体形成，保护有机碳免于分解；
3. 3.
   酶活性驱动：PGPR产ACC脱氨酶、IAA等物质增强根系发育，同时协同提升土壤磷酸酶（43%）、脲酶（90%）等关键酶活性，加速碳循环；
4. 4.
   作物性状改良：接种后作物根长增加251%，光合速率提升41%，间接通过生物量输入增加SOC。

环境适应性分析

协同接种在粗质地土壤（SOC+46%）和中质地土壤（SOC+54%）中效果显著，且适用于酸性（pH<6.5）和碱性（pH>7.5）环境。不同AMF属（如Glomus、Rhizophagus）与PGPR属（如Bacillus、Pseudomonas）的组合均表现出协同增效，其中Acaulospora与PGPR联用使SOC提升122%。

机制通路整合

结构方程模型（SEM）表明，微生物接种通过直接调控AMF-PGPR互作（路径系数0.34）、增强酶活性（R²=0.21），进而促进植物地下部性状（R²=0.43）与地上部生物量（R²=0.77），最终驱动有机碳组分累积（R²=0.38）。

局限与展望

当前研究多集中于短期试验，未来需开展长期定位观测，并结合气候变化因子（如CO₂浓度升高）评估微生物碳固存的可持续性。此外，经济可行性及大田推广策略仍需深入探索。

结论

AMF-PGPR协同接种是提升旱地土壤碳固存的有效策略，其通过多路径协同增强土壤健康、作物抗逆性与碳封存能力，为全球旱地农业的绿色发展提供理论依据与实践方案。