海拔梯度下莎草泥炭地微生物养分限制格局：气候与土壤因子的协同调控

《Applied Soil Ecology》：Climate and soil nutrients jointly affect the variations in microbial nutrient limitation with elevation in sedge peatlands

本研究通过酶化学计量比（βG、NAG、AP、PPO）揭示莎草泥炭地微生物代谢存在碳（C）和磷（P）限制，且随海拔升高呈现C限制减弱、P限制增强的格局。结合气候因子（MAT、MAP）、植被生物量（AGB）与土壤养分（SOC、TN、TP）的多维度分析，发现土壤养分对微生物限制具有最直接效应，而气候通过调控植被与土壤养分产生最强间接影响。该研究为山地泥炭地碳循环响应气候变化提供了新视角。

　　

Highlight

莎草泥炭地土壤微生物同时受碳和磷限制

本研究发现莎草泥炭地中微生物代谢活动受到碳（C）限制（图3a），这与其它山地生态系统研究结果一致。该现象与传统认知中泥炭地因富含碳源而主要受氮（N）或磷（P）限制的观点形成对比。可能原因包括：泥炭地中碳多以难分解的芳香族化合物形式存在，而微生物更易利用的碳水化合物比例较低；高水位导致的厌氧环境抑制了酶活性；以及莎草植物残留物中纤维素/木质素比例较高，加剧了碳获取难度。同时，微生物亦表现出磷限制特征，可能与泥炭地中磷易被铁铝氧化物固定、植物竞争吸收以及低温抑制磷矿化作用有关。

海拔升高驱动微生物限制由碳向磷转变

随着海拔上升，微生物碳限制程度显著降低，而磷限制持续增强（图3b, 3c）。这种转变主要归因于温度下降和土壤养分有效性变化：低海拔区域较高的温度促进有机物分解，增加了可利用碳源；而高海拔地区低温抑制磷活化，同时莎草生物量减少导致磷输入降低，加剧了磷短缺。酶化学计量向量长度（VL）与角度（VA）的海拔格局进一步验证了这一转化趋势。

气候与土壤因子的协同调控机制

通过偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析发现，土壤养分（如SOC、TN、TP）对微生物养分限制产生最直接的影响，而气候因子（MAT、MAP）则通过调控植被生物量（AGB）和土壤养分间接发挥主导作用。具体而言，温度升高直接促进微生物活性，并通过增加植物生产力提升碳输入；降水则影响土壤氧化还原状态，间接调节磷的有效性。植被生物量作为"桥梁"将气候效应传递至土壤微环境，最终共同塑造微生物代谢限制格局。

Conclusion

本研究明确了长白山莎草泥炭地微生物碳/磷限制的海拔分异规律，揭示了气候与土壤因子的级联调控机制。成果为预测全球变化背景下山地泥炭地碳-养分循环反馈提供了理论依据。