土壤作为陆地生态系统最大的碳库,团聚体为维持其碳平衡发挥着重要的作用。土壤团聚体稳定性的下降不仅会造成土壤结构退化,还会严重干扰土壤碳循环过程,进而影响陆地生态系统与大气之间的碳交换。植物根系、微生物、土壤碳氮是影响土壤团聚体稳定性最重要的影响因子,它们通过直接或间接作用参与调控土壤团聚体的形成和发展演化过程。在过去几十年,气候变化显著增强了极端干旱发生的频率和强度,这些变化对植物根系、微生物活动以及土壤碳、氮循环过程产生重要影响,进而可能会严重影响土壤团聚体的动态发展过程。因此,研究极端干旱对土壤团聚体的影响及其调控机制,对于我们准确预测和评估全球碳收支平衡具有重要的生态学意义。本研究以浙江省宁波市天童国家森林公园为研究平台,选取林龄为50-70年的次生林为研究对象,通过PVC透明塑料隔离板进行自然降水隔离来模拟极端干旱,同时利用壕沟法(无根处理)来评估探讨植物根系的调控作用。监测指标包括土壤团聚体平均质量直径、植物根系生物量和形态结构、微生物PLFAs、土壤碳氮含量。利用结构方程模型分析和探讨干旱下植物根系、微生物对团聚体的综合调控机制,得到的主要结论如下:(1)干旱对植物根系生物量、形态结构及氮含量产生重要影响。干旱显著增加总根生物量、细根(<2mm)生物量、比根长、比表面积、细根氮含量,但显著降低根组织密度,同时对细根平均直径和碳含量没有影响。干旱显著降低壕沟外土壤团聚体平均质量直径,但对壕沟外土壤团聚体平均质量直径没有显著影响。干旱对壕沟内以及壕沟外的土壤碳氮含量均没有显著影响,但在对照和干旱处理下,壕沟外土壤碳氮含量均显著高于壕沟内土壤。相关分析表明,土壤碳氮、细根生物量、比根长与土壤团聚体平均质量直径和>2mm团聚体颗粒比重存在显著正相关,但与土壤大团聚体(0.25-2mm)和微团聚体(<0.25mm)颗粒比重均无相关性。这些结果表明,干旱背景下植物根系生物量和形态结构是调控土壤团聚体稳定性的重要因素。(2)对于壕沟内土壤,干旱并未改变微生物总的PLFAs,但显著降低丛枝菌根真菌的PLFAs,显著增加革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比,同时对真菌与细菌比无明显影响。而对于壕沟外土壤,干旱对土壤微生物总的PLFAs和微生物群落结构均没有显著影响。干旱显著增加壕沟内土壤的微生物胁迫指数,但对壕沟外的土壤无显著影响。相关分析表明,土壤团聚体平均质量直径和>2mm团聚体的比重与微生物总的PLFAs、细菌PLFAs、真菌PLFAs、革兰氏阳性菌PLFAs、革兰氏阴性菌PLFAs、丛枝菌根真菌PLFAs和放线菌PLFAs呈显著正相关关系。(3)结构方程模型结果显示:对于壕沟内土壤,土壤微生物是影响土壤团聚体水稳定性和>2mm团聚体的主要因子,而土壤水分水影响0.25-2mm团聚体和<0.25mm团聚体的主要因子。对于壕沟外土壤,细根是影响土壤团聚体水稳定性和>2mm团聚体的主要因子。综上所述,干旱背景下土壤团聚体的形成和发展演化是一个非常复杂的过程,受到多种生物和非生物因子的共同调控,而这些因子的调控作用在不同粒径团聚体也存在差异。与此同时,不同因子对干旱的响应存在很大的不确定性,这些不确定性可能会进一步导致土壤团聚体形成过程更加复杂化。因此,未来的地球系统模型在预测和评估陆地碳储量时应考虑植物根系、微生物、土壤碳氮等非生物和生物因素对团聚体形成的影响过程,以便能更精确和高效地预测陆地生态系统碳循环过程。