微生物的生長和代謝與土壤有機碳的形成和穩(wěn)定密切相關(guān)。然而，養(yǎng)分有效性和化學(xué)計量比如何影響微生物對土壤碳固持的介導(dǎo)效應(yīng)尚不明確。中國科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)任務(wù)團隊將控制實驗和自然環(huán)境梯度相結(jié)合，將養(yǎng)分狀況不同的培養(yǎng)基質(zhì)（甘蔗土和沙子）裝填進(jìn)孔徑為38 m的網(wǎng)袋（防止植物根系的進(jìn)入，但允許真菌菌絲體和細(xì)菌的侵入）放置在不同的海拔梯度進(jìn)行原位培養(yǎng)。通過模擬不同的養(yǎng)分供應(yīng)狀態(tài)和環(huán)境條件，研究微生物的活體生物量、微生物胞外酶、微生物胞外多聚體和殘體等微生物來源碳的合成和積累特征及其對土壤有機碳固持的影響。
經(jīng)過一年的原位培養(yǎng)，研究發(fā)現(xiàn)：（1）土壤有機碳的積累具有顯著的背景依賴性，并受到養(yǎng)分可獲得性調(diào)控的微生物群落結(jié)構(gòu)和微生物的資源分配策略影響；（2）在養(yǎng)分供應(yīng)充足條件下，以革蘭氏陰性菌為主導(dǎo)的土壤微生物群落優(yōu)先將資源分配給微生物殘體的合成，微生物生物量的快速周轉(zhuǎn)和微生物殘體的快速生成促進(jìn)了土壤有機碳的積累，該過程與土壤磷的有效性和微生物碳磷獲取酶活性呈負(fù)相關(guān)；（3）在養(yǎng)分匱乏的條件下，土壤微生物群落傾向于優(yōu)先將資源分配給抗逆性強的真菌和革蘭氏陽性菌，用于微生物活體生物量的維持、胞外酶的合成以獲取養(yǎng)分，合成更多的胞外多聚體以適應(yīng)環(huán)境，減少對微生物殘體合成的資源投入，不利于土壤有機碳的積累，該過程與氮的有效性和化學(xué)計量比（碳：氮比和碳：磷比）以及土壤水分含量顯著正相關(guān)。研究結(jié)果不僅深化了微生物調(diào)控?zé)釒滞寥烙袡C碳周轉(zhuǎn)途徑的機制性理解，也可為提升養(yǎng)分輸入不平衡情景下土壤碳循環(huán)動態(tài)的可預(yù)測性提供重要依據(jù)。
相關(guān)研究成果以“Nutrient availability and stoichiometry mediate microbial effects on soil carbon sequestration in tropical forests”為題發(fā)表在國際土壤學(xué)主流期刊Soil Biology and Biochemistry（《土壤生物學(xué)與生物化學(xué)》）。華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)任務(wù)團隊博士研究生牟之建為論文第一作者，劉占鋒研究員為論文的通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金和國家重點研發(fā)計劃等項目共同資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109186
附件下載：