植被恢复重塑红壤侵蚀区土壤有机质化学特征与微生物驱动的碳稳定机制

本研究通过整合13C-NMR、傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）和微生物残体定量技术，揭示了南方红壤侵蚀区植被恢复过程中土壤有机碳（SOC）稳定性与养分循环的耦合机制。研究发现，植被恢复显著降低表层土壤pH（5.02→4.54），促进氧化态DOM（木质素/单宁类分子）积累，并驱动微生物群落向K-策略者（如酸杆菌门）转变，使微生物残体碳（MNC）增加10倍以上。该研究为侵蚀生态系统碳汇功能提升提供了理论框架。

　　

亮点

• 植被恢复使红壤表层pH降低0.48单位，显著提升溶解有机碳（DOC）浓度（75.1→217 mg·kg^-1）

• ¹³C-NMR揭示SOC中烷基碳减少，O-烷基碳增加，反映有机质化学结构转变

• DOM分子特征显示氧化态化合物（木质素/单宁类）占比提升，还原态分子（脂类/蛋白质）下降

• 微生物残体碳（MNC）在0-40 cm土层激增10倍，真菌腐生-共生功能群丰度显著增加

• 细菌香农多样性提升，K:r策略比从0.29跃升至9.20，标志群落向寡营养型转变

土壤化学性质与SOC功能组

植被恢复诱导的土壤酸化（pH 5.02→4.54）与碳磷养分提升同步发生。FT-ICR MS数据显示，DOM分子平均氧化度（NOSC）升高，能量可用性（ΔG⁰_Cox）降低，促使微生物优先利用高氧化态底物进行呼吸代谢。

红壤侵蚀区SOM组成变化与微生物生命策略的关联

研究揭示土壤pH通过调控DOM热力学性质（ΔG⁰_Cox），驱动微生物群落从r-策略者（放线菌门）向K-策略者（酸杆菌门/α-变形菌）转变。这种转变与氧化态DOM积累形成正向反馈，最终促进MNC的矿物结合态稳定化。

结论

植被恢复通过重塑DOM分子特征（提升木质素类/降低脂类）和微生物生活史策略（K-策略者主导），显著增强红壤区碳汇功能。真菌残体与DOM热力学参数的协同作用是长期碳稳定的关键。