土壤微生物碳利用效率是決定土壤碳循環(huán)方向的關(guān)鍵生理參數(shù),受地上植被、土壤碳有效性、資源化學(xué)計(jì)量比及微生物群落組成的調(diào)控。大氣硫沉降作為嚴(yán)重的區(qū)域性環(huán)境問(wèn)題,顯著改變生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。然而,硫沉降如何通過(guò)調(diào)控植物-土壤-微生物耦合機(jī)制進(jìn)而影響微生物碳利用效率,目前仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所沙地和退化草地近自然恢復(fù)與多功能提升創(chuàng)新組群依托額爾古納森林草原過(guò)渡帶生態(tài)系統(tǒng)研究站于2017年建立的草甸草地硫添加長(zhǎng)期野外控制試驗(yàn)平臺(tái),測(cè)定了不同硫添加梯度下的微生物碳利用效率,同時(shí)監(jiān)測(cè)了植被群落特征、土壤碳氮庫(kù)組分、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和潛在生態(tài)功能等指標(biāo)。通過(guò)系統(tǒng)分析“植被-土壤-微生物-碳利用效率”之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,揭示了硫添加影響碳利用效率的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。結(jié)果表明,硫添加顯著降低了微生物碳利用效率,土壤微生物群落向K-策略轉(zhuǎn)變是其主要驅(qū)動(dòng)機(jī)制,具體表現(xiàn)為富營(yíng)養(yǎng)菌與寡營(yíng)養(yǎng)菌相對(duì)豐度比值降低,群落水平16S rRNA操縱子拷貝數(shù)減少及β-葡萄糖苷酶與纖維素酶活性比下降。硫添加導(dǎo)致微生物群落K-移主要?dú)w因于:1)硫添加導(dǎo)致的土壤酸化降低了土壤銨態(tài)氮與硝態(tài)氮比值;2)硫添加導(dǎo)致的土壤酸化提高了禾草與雜類(lèi)草生物量比,降低了凋落物質(zhì)量,進(jìn)而降低土壤碳可利用性。
相關(guān)研究成果以“Sulfur addition enhances microbial carbon use efficiency by promoting the dominance of microbial Kstrategy in a meadow steppe”為題,發(fā)表在《Plant and Soil》期刊。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所博士研究生陸長(zhǎng)鳴為第一作者,李慧研究員、王志瑞助理研究員為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(W2412054)的資助。
論文鏈接:https://doi.org/10.1007/s11104-026-08631-3?

硫添加影響土壤微生物碳利用效率的驅(qū)動(dòng)機(jī)制示意圖




