喀斯特地区植被恢复通过矿物相互作用促进球囊霉素相关土壤蛋白积累及其对土壤有机碳的调控机制

针对喀斯特生态系统土壤有机碳(SOC)稳定性机制不明的问题，中国科学院亚热带农业生态研究所团队通过对比农田、灌丛和次生林样地，揭示了植被恢复通过促进球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)积累及矿物保护(如交换性Ca/Mg)提升SOC储量的双重机制，为矿物富集区生态修复策略优化提供了理论依据。

　　

在应对气候变化的全球行动中，土壤碳汇功能日益受到关注。喀斯特地区因其特殊的地质背景——碳酸盐岩风化形成的矿质丰富但土层浅薄的土壤，成为研究土壤有机碳(SOC)稳定机制的天然实验室。然而，这类生态系统中由丛枝菌根真菌(AMF)分泌的球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)如何响应植被恢复，其与矿物组分的相互作用又如何影响碳封存，始终是学界未解的谜题。

中国科学院亚热带农业生态研究所的研究团队在广西西北部典型喀斯特区域（23°40′-25°25′N）展开系统研究。通过对比农田、灌丛和次生林三种恢复阶段的样地，结合随机森林模型分析，发现次生林的SOC含量较农田提升211.2%，但GRSP对SOC的贡献度却下降50.3%，这种"稀释效应"揭示了植物源碳输入与微生物源碳的动态平衡。研究创新性地证实：交换性Ca/Mg等矿物组分与活性氮协同调控GRSP积累，为理解矿物-微生物互作驱动碳封存提供了新视角。该成果发表于《Applied Soil Ecology》。

关键技术方法包括：1）在喀斯特典型区设置农田-灌丛-次生林恢复序列样地；2）测定GRSP（包括易提取EE-GRSP和总T-GRSP）、MBC等生物指标；3）采用随机森林算法识别GRSP积累的关键驱动因子；4）通过¹³C核磁共振分析有机碳组分。

【Impacts of vegetation restoration on soil biotic and abiotic variables】
植被恢复显著改善土壤环境：次生林土壤含水量(SWC)较农田提升52%，容重降低28%，pH趋于中性（7.28-7.41）。交换性Ca²⁺、Mg²⁺含量分别增加2.3倍和1.8倍，与GRSP形成矿物-有机复合体。

【Vegetation restoration enhances glomalin-related soil protein accumulation via microbial and mineral mechanisms】
随机森林模型显示，活性氮（铵态氮+硝态氮）是T-GRSP的最强预测因子（相对重要性35.7%），其次是交换性Ca²⁺（28.1%）和MBC（19.3%）。AMF生物量增加直接促进GRSP分泌，而Ca²⁺通过桥接作用稳定GRSP分子。

【Conclusions】
该研究阐明了喀斯特生态系统GRSP积累的"双引擎"机制：植物碳输入刺激AMF活性增加GRSP产量，同时矿物组分（特别是Ca²⁺）通过配位键保护GRSP免于降解。尽管GRSP对SOC的相对贡献随恢复进程降低，但其绝对量的增加与矿物结合态碳的积累，为脆弱生态系统碳汇功能提升提供了新思路——在生态修复中应重视AMF接种与富钙土壤管理的协同应用。这些发现对全球2,200万km²喀斯特区域的碳管理具有重要指导价值。