在半干旱山区，随着海拔梯度的升高，氨基糖对土壤有机碳的贡献大于胶质菌素

《Applied Surface Science Advances》：Greater contribution of amino sugars to soil organic carbon than glomalin along an elevation gradient in semi-arid mountains

土壤微生物残体和GRSP在贺兰山海拔梯度对有机碳的贡献及驱动机制研究。通过分析8个不同海拔样点的微生物群落、残体碳及GRSP含量，发现氨基酸糖和GRSP总含量随海拔升高而增加，但GRSP对有机碳的贡献率下降。真菌残体贡献占比达35.94%，显著高于细菌（7.21%）。环境因素中，土壤含水量（SWC）、碳氮比（C:N）、总氮（TN）和氮磷比（N:P）对微生物残体和GRSP含量影响显著。研究揭示了半干旱山地海拔梯度下微生物驱动有机碳稳定的关键机制，为全球变化背景下的碳汇评估提供依据。

　　本研究聚焦于西北地区贺兰山脉的土壤微生物群落及其对土壤有机碳（SOC）的贡献，探讨了微生物残留物和与丛枝菌根真菌相关的土壤蛋白（GRSP）在干旱山地生态系统中的作用机制。土壤微生物在陆地碳循环中扮演着关键角色，其残留物和GRSP被认为是土壤有机碳中稳定、微生物来源的组成部分。然而，这些微生物残留物和GRSP在干旱山地生态系统中的分布及其对SOC的贡献仍存在许多未知之处。为此，本研究在海拔梯度（1848–2940米）范围内对土壤微生物群落、微生物残留物和GRSP进行了系统分析，旨在揭示其对SOC的贡献机制及影响因素。

研究结果表明，随着海拔的升高，放线菌的丰度没有明显的趋势，而其他微生物群落的丰度以及总微生物丰度则呈现先增加后减少的趋势。氨基酸单体、总氨基酸、微生物残留碳、易提取的GRSP以及总GRSP的含量则总体呈上升趋势。同时，细菌残留碳、真菌残留碳以及总微生物残留碳的含量也随海拔升高而增加，但它们对SOC的相对贡献却呈下降趋势。相比之下，总GRSP对SOC的贡献未表现出显著的变化趋势，而易提取GRSP的贡献则随着海拔升高而减少。在不同海拔梯度中，真菌残留碳（FRC）对SOC的贡献占主导地位，占比达35.94%。与GRSP（4.87%）相比，微生物残留碳（TRC）在不同海拔梯度中积累更快，对SOC的贡献更为显著，占比达到43.15%。这说明在干旱山地生态系统中，微生物残留碳在SOC的稳定中起着重要作用。

土壤理化性质、微生物群落结构以及植被特征对SOC的变化具有显著影响。其中，土壤理化性质解释了SOC变化的37.15%，微生物群落解释了15.33%，而植被特征仅解释了5.48%。这表明，土壤的理化特性在微生物残留物和GRSP的分布和积累中占据主导地位。土壤水分含量（SWC）、碳磷比（C:P）、总氮（N）以及碳氮比（C:N）是影响微生物残留物和GRSP含量的关键因素。土壤水分含量的增加促进了微生物的活性，从而提高了微生物残留物和GRSP的含量。而较高的碳氮比和碳磷比则有助于微生物残留物的积累，因为这些比例反映了土壤中碳和营养元素的可用性，从而影响微生物的代谢和碳的固定过程。

在干旱山地生态系统中，微生物的碳固定能力受到多种环境因素的制约。例如，土壤的理化性质、植被类型和微生物群落结构都会对SOC的形成和稳定性产生影响。研究发现，随着海拔升高，土壤的水分含量先增加后减少，而总微生物碳含量和GRSP含量则呈现上升趋势。这表明，在某些海拔范围内，水分条件的改善促进了微生物的生长和GRSP的分泌，进而增加了SOC的积累。然而，微生物残留物和GRSP的相对贡献却表现出不同的趋势，其中微生物残留物的贡献更为显著。这可能与微生物残留物的多样性有关，因为微生物残留物不仅来源于真菌，还可能来自细菌，而GRSP则仅来源于丛枝菌根真菌。因此，微生物残留物的多样性可能使其在SOC的形成中占据更重要的地位。

此外，研究还发现，土壤的氮磷比（N:P）和碳磷比（C:P）对微生物残留物和GRSP的含量具有显著影响。氮磷比的增加可能意味着土壤中氮的相对富集，从而促进微生物的生长和GRSP的分泌。而碳磷比的增加则可能意味着土壤中碳的相对富集，使得微生物残留物和GRSP的积累更加显著。这些因素共同作用，影响了SOC的形成和稳定性。在某些高海拔区域，由于气候条件的限制，微生物的活性降低，导致其对SOC的贡献减少。然而，这些区域的植被类型可能提供了更多的有机质来源，从而在一定程度上弥补了微生物活性的下降。

本研究还通过随机森林模型分析了影响微生物残留物和GRSP含量及贡献的主要因素。结果显示，微生物残留物的含量主要受到海拔、碳磷比（C:P）、碳氮比（C:N）以及总微生物碳含量的影响。而微生物残留物对SOC的贡献则主要由放线菌、微生物生物量和海拔决定。这表明，微生物的种类和数量对SOC的形成具有重要影响。放线菌作为微生物群落的重要组成部分，其活性可能在SOC的形成过程中发挥关键作用。此外，土壤水分含量（SWC）和碳氮比（C:N）是影响微生物残留物和GRSP含量的主要因素，这与微生物的代谢活动和碳固定能力密切相关。

在高海拔区域，由于土壤水分含量较低，微生物的活性受到抑制，导致微生物残留物和GRSP的含量相对较低。然而，随着海拔的升高，植被类型的转变可能带来了更多的有机质输入，从而促进了SOC的积累。例如，在较高海拔区域，植被以针叶林和灌木为主，这些植物的落叶可能含有较多的稳定化合物，如木质素和单宁，这些化合物对微生物的分解难度较高，因此可能成为SOC的重要来源。此外，土壤的理化性质也可能在一定程度上影响SOC的形成。例如，较高的碳氮比可能意味着土壤中有机质的积累能力较强，从而促进SOC的形成。

研究还发现，微生物残留物和GRSP的相对贡献在不同海拔区域表现出不同的模式。在低海拔区域，微生物残留物对SOC的贡献较高，而在高海拔区域，虽然微生物残留物和GRSP的含量增加，但其对SOC的相对贡献却有所下降。这可能与高海拔区域的土壤碳氮比和碳磷比较高有关，这些比值的增加可能意味着土壤中碳的相对富集，从而使得微生物残留物和GRSP在SOC中的相对贡献降低。此外，高海拔区域的土壤可能具有更高的结构稳定性，使得微生物残留物和GRSP的积累更加显著。

总体来看，微生物残留物在干旱山地生态系统中对SOC的贡献显著高于GRSP。这可能与微生物残留物的来源多样性有关，因为微生物残留物不仅来源于真菌，还可能来自细菌，而GRSP则仅来源于丛枝菌根真菌。此外，土壤的理化性质和微生物群落结构对微生物残留物和GRSP的含量及贡献具有重要影响。例如，较高的碳氮比和碳磷比可能意味着土壤中碳的相对富集，从而促进微生物残留物和GRSP的积累。而较低的土壤水分含量可能抑制微生物的活性，从而影响其对SOC的贡献。

本研究的发现不仅有助于理解微生物在SOC形成中的作用，还为干旱山地生态系统中微生物驱动的SOC稳定提供了新的视角。通过分析不同海拔区域的土壤微生物群落和碳含量，研究揭示了微生物残留物和GRSP在SOC中的重要性。此外，研究还强调了土壤理化性质在微生物残留物和GRSP含量及贡献中的主导作用。这些结果为未来研究干旱山地生态系统中SOC的形成和稳定提供了重要的理论依据和实践指导。