大氣氮沉降導致的土壤養(yǎng)分失衡，會對微生物介導的土壤碳循環(huán)過程產(chǎn)生重要影響。然而，養(yǎng)分平衡如何通過與微生物互作，進而影響土壤激發(fā)效應（即活性碳輸入對土壤有機質(zhì)分解速率的改變）尚缺乏機制性理解。中國科學院華南植物園恢復生態(tài)學任務團隊基于廣東鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站的長期養(yǎng)分添加控制實驗平臺，對長期養(yǎng)分添加的豆科和非豆科植物土壤進行了13C標記的葡萄糖培養(yǎng)實驗，系統(tǒng)研究了土壤養(yǎng)分添加和植物類型調(diào)控土壤激發(fā)效應微生物學機制。研究發(fā)現(xiàn)：（1）葡萄糖的添加會加快土壤有機質(zhì)的降解速率，導致正激發(fā)效應，而且不受養(yǎng)分添加和植物類型的影響；（2）養(yǎng)分添加對土壤激發(fā)效應的影響與植物類型密切相關：在非豆科植物土壤中，只有氮磷同時添加的情況才會導致比對照更高的正激發(fā)效應；而對于豆科植物土壤，磷添加和氮磷同時添加均可誘發(fā)更高的正激發(fā)效應；（3）借助DNA穩(wěn)定同位素探針和高通量定量PCR技術，發(fā)現(xiàn)土壤激發(fā)效應與微生物碳利用率的提高密切相關，同時伴隨著微生物群落活性、養(yǎng)分循環(huán)功能基因豐度和酶活性的提高。研究結(jié)果表明，土壤氮磷養(yǎng)分平衡對土壤激發(fā)效應影響，依賴于根際微生物群落的組成和功能。該研究揭示了植物與根際微生物群落互作在調(diào)控土壤碳循環(huán)對養(yǎng)分平衡的響應中的作用，從微生物的角度深化了土壤激發(fā)效應調(diào)控機制的理解，這對于預測未來氣候變化導致的養(yǎng)分輸入的不平衡，對區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響具有重要的科學價值。
相關研究成果近期在線發(fā)表在國際學術期刊The ISME Journal（《國際微生物生態(tài)學學會雜志》）上。華南植物園恢復生態(tài)學任務團隊李健博士（現(xiàn)為中國科學院城市環(huán)境研究所博士后）為論文的第一作者，劉占鋒研究員和朱永官院士為論文的共同通訊作者，中國科學院城市環(huán)境研究所、中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、西澳大利亞大學、田納西州立大學、巴塞羅那自治州大學和康奈爾大學等單位的研究人員參與了部分工作。本研究得到了國家自然科學基金和中國博士后基金等項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41396-023-01523-9
養(yǎng)分平衡調(diào)控土壤激發(fā)效應的微生物學機制