成都生物所在高寒针叶林根际土壤微生物残体积累能力的海拔模式研究中获新进展

　　

 陆地生态系统在表层土壤中固存了大量的有机碳，这在缓解全球气候变化中发挥着关键作用。因此，在变化的环境背景下理解土壤积累及调控机制已经成为一个至关重要的话题。其中，根际作为森林通过根系活动影响土壤碳汇功能的关键界面，为深入理解多变环境下土壤碳汇变化与固碳机制提供了独特的研究视角。此外，由于环境变化会显著改变植物对地下的碳分配，从而改变根际微生物的生理代谢活动，这些变化势必对根系活动介导的土壤碳过程产生深刻影响，也进一步加剧了根系活动调控土壤碳动态的复杂性和不确定性。海拔梯度作为天然的环境变化研究平台，通常被生态学家用于检验特定的生态学假说。但目前有关根际土壤微生物残体碳沿海拔梯度的分布模式，以及相关的微生物代谢特征的变化尚不清楚，在很大程度上限制了对环境变化下森林根系活动介导的土壤碳循环过程的深入认识。  

 基于此，中国科学院成都生物研究所森林生态过程与调控项目组尹华军研究团队，以西藏色季拉山冷杉林（Abies georgei）的自然海拔梯度为试验对象，量化了根际和非根际土壤微生物碳泵（MCP）能效沿海拔梯度的分布模式，并通过分析土壤微生物代谢效率和非生物因子的控制作用，探究了海拔梯度下根际土壤微生物残体碳积累效率的潜在调控机制。研究结果：I）根际土壤微生物残体碳对土壤有机碳的贡献（MCP 能效）高于非根际土壤，表明根际具有更大的微生物残体积累能力（图1）；II）根际土壤MCP能效比随海拔升高而增加，伴随着微生物代谢效率的增加（酶投资降低，CUE增加，呼吸熵降低），这表明随着海拔增加，微生物从资源获取策略转变为高产策略，进而调控根际微生物残体沿海拔的积累（图1和图2）。总之，该研究结果强调了微生物代谢属性的权衡对调节多变环境下森林根际土壤有机碳形成和积累以及土壤碳源/汇功能的重要性（图3）。 

 

 

 图1 根际和非根际MCP能效差异及其沿海拔的变化规律 

 图2 微生物代谢性状的主成分分析及其与根际土壤MCP能效的关系 

 图3 海拔梯度下根际土壤MCP能效变异模式及调控机制模式图　　  

 上述研究结果于2024年2月17日以“The accumulation capacity of microbial residues in the rhizosphere increased along an elevation gradient”为题，在线发表于国际期刊《Catena》上。论文第一作者为成都生物研究所博士研究生邓少军，通讯作者为尹华军研究员和汪其同特别研究助理。本研究得到了中国博士后科学基金、国家自然科学基金、中国科学院“西部之光”交叉团队项目、西藏自治区科技计划项目和四川省科技计划项目的联合资助。