期刊：Soil Biology and Biochemistry
IF：9.7
發表日期：2024.8（網絡首發2024.5）
第一作者：馬云橋 青海大學高原生態與農業國家重點實驗室（李希來課題組）
陸地生態系統儲存了大量的有機碳（SOC）和無機碳（SIC），土壤有機碳和土壤無機碳由非生物和微生物因素驅動具有潛在動態相互關系，對土壤結構和固碳有重要影響(圖1）。同時青藏高原約占國土面積的五分之一，是我國巨大的碳庫，因此對該區域生物和非生物因子介導的土壤有機碳和無機碳動態轉化過程和機制研究顯得尤為重要。
圖1?微生物驅動的有機碳和無機碳周轉關系示意圖
（1）評估不同空間尺度下不同植被類型中聚集體的組成和穩定性；
（2）量化SOC、MBC、DOC、SIC和碳水解酶酶活性（α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶）的分布，以及不同植被類型不同土壤團聚體中細菌和真菌群落的組成和多樣性；
（3）分析調控團聚體內SOC和SIC動態轉化的主要生物和非生物因子，以約束土壤團聚體形成與土壤碳庫動態轉化的關系。
（1）研究地點位于中國青海省河南-蒙古自治縣（北緯34°05′-34°56′，東經100°53′-102°16′），海拔范圍3400-4200米。
（2）MS代表高寒草甸陽坡，SS代表高寒草甸陰坡，WR代表河濱濕地。每種地形的優勢植物機水汽條件有所不同（表1）。
（3）設置樣地并用5cm土鉆取土，并將土壤分成不同粒徑（圖2）。
（4）測定指標：pH、SWC、STC、DOC、SOC、SIC、MBC、AG、BG、16s rRNA、ITS。
表1 不同地形基本特征
圖2 樣地和采樣示意圖
（1）坡向和坡位對土壤團聚體分布和穩定性有顯著影響（p<0.05），ms的大粒團聚體（>2 mm）主要向（<0.25>2 mm）主要向2 ~ 0.053 mm粒徑轉移，這導致陽坡和陰坡的MWD由上至下逐漸減小，但均顯著高于濱江（圖3）。
圖3青藏高原MS、WR和SS上、中、底位置土壤團聚體分布(a)和團聚體平均重徑(b)
（2）土壤的生物和非生物性質隨坡向、坡位和團聚體粒徑的變化而變化（圖4）。
圖4 青藏高原MS、WR和SS上部、中部和底部土壤團聚體的生物和非生物特性
（3）細菌多樣性高于真菌多樣性，對環境因素的敏感性較低。優勢菌群的豐度分布不均，主要受坡位、坡向和團聚體粒徑分數的影響。
圖5 弦線圖顯示青藏高原陽坡、陰坡和河濱的大小組分團聚體在門水平上的主要細菌(a)和真菌(c)的相對豐度。NMDS結果顯示了土壤細菌(b)和真菌(d)微生物群落的變化
（4）根據相關性分析發現，團聚體中細菌和真菌收到土壤理化性質的顯著影響，其中pH顯著影響細菌和真菌的群落組成和群落多樣性。
圖6 影響青藏高原MS、SS和WR不同大小組分細菌(a)和真菌(b)群落組成和多樣性的土壤生物和非生物因子環境因素之間的相關性
（5）pH與STC、SOC、AG、BG、SWC和Chao1指數呈顯著指數負相關;在MS、SS和WR不同位置的所有團聚體中，與SIC、DOC和Shannon指數呈指數正相關。由擬合方程可以看出，pH對酸性土壤（pH < 7）STC、SOC、AG、BG和Chao1的影響顯著大于堿性土壤（pH > 7），而對SIC和DOC的影響則相反。
圖7 pH和其他環境因子的回歸分析圖
（6）pH通過調節團聚體內的酶活性和微生物群落，促進無機碳向有機碳的轉化，從而擴大土壤“碳匯”的規模，減少二氧化碳的排放。
圖8 pH調節下微生物驅動的無機碳和有機碳動態轉化與土壤團聚體周轉的協調示意圖
（1）小團聚體（主要為<0.053 mm）的微生物活性最低，而溶解有機碳（DOC）、SIC和pH值則相反。
（2）細菌多樣性大于真菌多樣性，對環境因素的敏感性較低，優勢門豐度主要受坡度影響，團聚體大小對群落結構的影響分布不均。
（3）高寒山地的有機碳周轉效率依次為向陽坡高寒草甸（MS）>河濱高寒濕地（WR）>陰坡高寒草甸（SS），粉砂+黏土組分>大團聚體>微團聚體。
（4）pH值是土壤團聚體中微生物驅動的有機-無機碳動力學的主要非生物調節因子。pH隨粒徑的增大抑制了酶活性，降低了細菌群落組成和多樣性，然而真菌群落組成降低，真菌群落多樣性增加，促進了MBC、DOC和SIC向SOC過渡。這導致土壤團聚體中儲存的總碳增加，從而促進了土壤大團聚體結構及其穩定性。
更多相關檢測信息搜栢暉生物了解更多。