全球生態(tài)系統(tǒng)中微生物殘?bào)w是土壤有機(jī)碳的主要來源
盡管越來越多的證據(jù)表明微生物殘?bào)w是重要的土壤有機(jī)碳來源，但在全球尺度農(nóng)田、草地和森林土壤微生物殘?bào)w對有機(jī)碳（SOC）的貢獻(xiàn)尚未進(jìn)行定量化研究。該研究基于0-150厘米土體深度內(nèi)的氨基葡萄糖和胞壁酸含量，在全球尺度（青藏高原樣點(diǎn)數(shù)為30個(gè)）估計(jì)了農(nóng)田、草地和森林土壤微生物殘?bào)w含量及其對有機(jī)碳積累的貢獻(xiàn)（圖1）。
圖1 研究樣點(diǎn)分布圖
研究結(jié)果表明農(nóng)田、草地和森林土壤（0-20cm表層土壤）中微生物殘?bào)w碳對有機(jī)碳的平均貢獻(xiàn)分別為51%、47%和35%（圖2）。這一結(jié)果表明土壤有機(jī)碳形成的微生物途徑（即微生物殘?bào)w的續(xù)埋效應(yīng)）在耕地和草地土壤占主要地位，而植物途徑（即難分解植物殘?bào)w的物理遷移）在森林中占主導(dǎo)地位。草地和森林土壤中微生物殘?bào)w對SOC的貢獻(xiàn)隨土層深度的增加而增加，而在農(nóng)田土壤中隨土層深度的增加而降低（圖2）。農(nóng)田土壤中的細(xì)菌:微生物殘?bào)w比值和細(xì)菌:真菌殘?bào)w比值大于草地和森林土壤，表明農(nóng)田土壤中較多的細(xì)菌殘?bào)w碳積累。
圖2 全球農(nóng)田、草地和森林土壤微生物殘?bào)w對有機(jī)碳的貢獻(xiàn)，微生物殘?bào)w積累系數(shù)，真菌:細(xì)菌殘?bào)w比值的土壤剖面變化特征
所選變量中的降水、溫度和土壤pH值是控制微生物殘?bào)w的重要?dú)夂蚝铜h(huán)境因素，較低的溫度和土壤pH值（如在溫帶和寒帶生態(tài)系統(tǒng)中）促進(jìn)真菌和細(xì)菌殘?bào)w積累。這些發(fā)現(xiàn)表明，細(xì)菌:真菌殘?bào)w比值的變化和微生物殘?bào)w對SOC的貢獻(xiàn)因不同生態(tài)系統(tǒng)類型而異。微生物殘?bào)w是土壤有機(jī)碳形成的重要來源（圖3），真菌和細(xì)菌殘?bào)w對SOC的貢獻(xiàn)與活體微生物群體的主導(dǎo)地位相對應(yīng)，并取決于土地利用、土壤深度、年平均降水量、年平均溫度和土壤pH值（圖4）。
同時(shí)本研究發(fā)現(xiàn)，微生物殘?bào)w積累系數(shù)隨區(qū)域（如青藏高原草地的微生物殘?bào)w積累系數(shù)低于蒙古草原；Zhang et al，2021, SBB）和土層變化。而目前關(guān)于青藏高原地區(qū)土壤微生物殘?bào)w的形成/穩(wěn)定機(jī)制及其環(huán)境因素調(diào)控過程尚缺乏系統(tǒng)研究，該區(qū)域植物源碳和微生物源碳對土壤有機(jī)碳積累的貢獻(xiàn)如何隨土地利用方式和土層變化需進(jìn)一步深入。
圖3 土壤真菌、細(xì)菌和總的微生物殘?bào)w與有機(jī)碳和全氮之間的關(guān)系
本研究以“Microbial necromass as the source of soil organic carbon in global ecosystems為題發(fā)表于國際著名土壤學(xué)期刊《Soil Biology and Biochemistry》。中國科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心王寶榮博士為論文第一作者，安韶山研究員為通訊作者。該研究工作得到了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究專題“典型土地利用變化的環(huán)境效應(yīng)考察研究”（2019QZKK0603），中國科學(xué)院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)子課題“土壤侵蝕定量評價(jià)與分區(qū)防控對策”（XDA20040202），國家自然科學(xué)基金（41877074和42077072）等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。
圖4 全球農(nóng)田、草地和森林土壤微生物殘?bào)w含量及其對有機(jī)碳積累的貢獻(xiàn)
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071721002960