混交林提升土壤有机碳库稳定性的微生物机制研究：以杉木和柳杉为例

《Journal of Environmental Management》：Soil microbes benefit enhancing stability of soil organic carbon pools under mixed-species plantations

本研究通过比较杉木和柳杉纯林与混交林在不同土壤深度（30 cm、60 cm、90 cm）下的表现，揭示了混交林通过提升土壤微生物α多样性、增加变形菌门（Proteobacteria）相对丰度和增强微生物网络复杂性，显著提高了土壤有机碳（SOC）及其组分（特别是矿物结合态有机碳MAOC）的储量。研究表明土壤氮磷含量是驱动微生物多样性的关键因子，且微生物（尤其是细菌）多样性对MAOC形成的促进作用随土壤深度增加而减弱，为全球变化背景下通过混交林种植提升森林碳汇稳定性提供了微生物学证据。

　　

研究亮点

混交林在不同土壤深度均增加了土壤有机碳（SOC）及其组分储量，并提高了矿物结合态有机碳（MAOC）在SOC中的比例。此外，在所有造林模式中，SOC及其组分储量均随土壤深度增加而减少。混交林还提高了土壤微生物α多样性、变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度以及微生物网络复杂性。微生物α多样性的变化主要受土壤氮和有效磷含量驱动。值得注意的是，土壤微生物α多样性（尤其是细菌多样性）的增加，倾向于提高MAOC对SOC的贡献，而非颗粒有机碳（POC）。这表明微生物介导的土壤碳库稳定性得到了增强。然而，这种有益效应随着土壤深度的增加而减弱。

土壤碳、养分和性质

造林模式、土壤深度及其交互作用对土壤碳（总碳TC、SOC和微生物生物量碳MBC）、养分（全氮TN、全磷TP、有效磷AP和硝态氮NO₃^--N）及性质（电导率EC和土壤水分SM）均有显著影响（P < 0.01）。与杉木（C. lanceolata）纯林相比，混交林在所有土层均显著提高了TC、SOC和MBC（P < 0.05）。然而，与柳杉（C. fortunei）纯林相比，TC、SOC和MBC仅在表层土壤（30 cm）中有显著改善。

造林模式和土壤深度对土壤碳和养分的影响

造林模式和土壤深度显著影响土壤碳和养分水平。与近期的一项荟萃分析结果一致，混交林比纯林表现出更高的土壤养分水平和SOC储量。这可能与生态位分化有关。形态学分析揭示了不同的冠层结构：杉木形成圆锥形树冠，而柳杉则呈卵圆形。

结论

综上所述，杉木和柳杉的混交林能够改变土壤微生物群落。混交林提高了土壤微生物α多样性，增加了变形菌门的相对丰度，增强了网络复杂性，同时减少了群落构建中的随机性过程。土壤环境变量，特别是土壤氮磷含量，是微生物α多样性变异的主要驱动力。SOC储量与微生物群落特征密切相关。