干旱区山地森林土壤碳循环中微生物驱动作用及不同碳输入的影响机制研究

本研究针对干旱区山地森林土壤碳循环过程，通过六年植物残体添加/去除试验，结合宏基因组技术和多元统计方法，揭示了凋落物与根系输入对土壤微生物碳循环功能基因及网络结构的调控机制。发现无根系处理促进碳循环微生物多样性，双倍凋落物处理提升碳固定与淀粉降解基因丰度，关键基因受电导率和pH显著影响，为干旱区森林碳汇管理提供理论依据。

　　

在干旱区山地森林生态系统中，微生物驱动着土壤碳循环的关键过程。本研究通过六年期的植物残体添加与去除控制实验，结合宏基因组学（metagenomics）技术、层次分割分析、网络分析和相关性分析，系统解析了凋落物和根系输入对土壤碳循环相关微生物群落、代谢途径及功能基因的影响。

结果表明：无根系处理（No root treatment）显著促进了参与碳循环的微生物多样性提升；双倍凋落物处理（Double litter treatment）提高了碳固定（carbon fixation）和淀粉降解相关基因的丰度；而无输入处理（No input treatment）虽降低了碳降解与碳固定基因的整体丰度，却意外增强了半纤维素降解途径的基因表达——其中abfA和MAN2C基因丰度较对照组（Control）分别上升166%和481%。网络分析显示，无根系处理组具有最优的网络拓扑结构。碳循环中的关键基因主要集中于碳固定途径，且其表达受土壤电导率（electrical conductivity）和pH值的显著调控。

该研究为深入理解干旱区山地森林生态系统的碳循环过程提供了重要的微生物学机制支撑。