温带森林土壤中树种与土层深度对微生物残体贡献土壤有机质的调控机制及其生态意义

这篇研究通过对比温带落叶林（山毛榉）、针叶林（云杉）和混交林的矿质表层土（0-10 cm）和底土（50-60 cm），首次系统揭示了微生物残体碳（C）对自由颗粒有机质（fPOM）、闭蓄颗粒有机质（oPOM）和矿物结合有机质（MAOM）的贡献规律。研究发现微生物残体对MAOM贡献高达61%，且在落叶林（72%）显著高于针叶林（48%），真菌主导POM而细菌主导MAOM的碳贡献。该研究为森林土壤碳汇模型提供了关键参数，对预测气候变化背景下森林转型的碳封存潜力具有重要意义。

　　

微生物残体在土壤有机质组分中的分布特征

研究首次在温带森林矿质土壤中发现微生物残体不仅对矿物结合有机质（MAOM）贡献显著（61%），对闭蓄颗粒有机质（oPOM）和自由颗粒有机质（fPOM）的贡献也分别达到36%。通过氨基酸糖生物标记物分析显示，真菌残体在POM组分中占主导地位，而细菌残体则是MAOM的主要来源。这种分布模式与微生物的生态功能高度吻合：真菌菌丝网络对颗粒物质的物理包裹作用，以及细菌细胞壁成分与矿物表面的化学结合特性。

树种身份对碳封存效率的调控

比较欧洲山毛榉（落叶树种）和挪威云杉（针叶树种）林分发现，落叶林MAOM中微生物残体贡献（72%）显著高于针叶林（48%）。这种差异与落叶林更高的微生物生物量碳（C_mic）和土壤呼吸速率直接相关。值得注意的是，尽管针叶林具有更高的真菌生物量，但细菌仍在MAOM形成中发挥关键作用，表明微生物功能群的作用可能超越其相对丰度的影响。

土壤垂直剖面的碳动态

与预期相反，表层土（A层）的微生物残体贡献普遍高于底土（B层），其中fPOM（46% vs 27%）和oPOM（45% vs 26%）差异尤为显著。研究推测这与砂质土壤的高渗透性有关，使得表层凋落物输入能直接影响底土碳循环。在MAOM组分中，细菌在底土的相对贡献增强，反映了深层土壤中矿物保护机制的重要性。

微生物功能群的差异化贡献

冗余分析（RDA）揭示了特定细菌类群与碳组分的关联规律：革兰氏阳性菌（G⁺）与MAOM形成密切关联，而硝化螺旋菌门（Nitrospirota）和泉古菌门（Crenarcheota）在落叶林表现出广谱贡献。令人意外的是，土壤微动物和中型动物区系组成与微生物残体积累无显著相关性，暗示其作用可能通过非特异性促进微生物活动来实现。

生态模型构建启示

研究建立了树种-土壤深度-微生物功能的综合调控框架（图6），强调未来森林管理策略需考虑：① 树种转换对MAOM形成的促进作用；② 表层土壤生物过程对全剖面碳循环的影响；③ 细菌功能群在长期碳封存中的核心地位。这些发现为改进地球系统模型中的土壤碳模块提供了实验依据。