喀斯特岩土界面胶凝蛋白相关土壤蛋白积累及其微生物 - 矿物驱动的碳封存机制

《Journal of Plant Ecology》：Patterns and determinants of the glomalin-related soil protein accrual at rock-soil interfaces across two lithologies in karst forests, Southwest China

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摘要

胶凝蛋白相关土壤蛋白（GRSP）是一种复杂的微生物来源的糖蛋白混合物，它作为重要的生物粘合剂，能够稳定有机碳（C）库，并促进土壤团聚和碳封存。然而，不同的基岩类型和岩土界面如何影响喀斯特森林生态系统中的GRSP积累仍知之甚少。在这里，我们研究了在中国西南部石灰岩和白云岩条件下岩土界面及相邻土壤中的GRSP积累情况。无论基岩类型如何，岩土界面处的GRSP含量均显著高于相应土壤中的含量。在石灰岩中，GRSP_T含量及其对土壤有机碳（SOC）的贡献始终高于白云岩。Mantel检验和回归分析表明，GRSP积累与微生物多样性（病毒_α；细菌_α）、生物量（MBC；MBN）、生态酶C:N比例（E_C:N）、土壤矿物保护（((Ca+Mg)_e；(Fe+Al)_o）以及易分解氮（DON；NH₄⁺）之间存在强烈相关性。随机森林模型验证了微生物生物量是GRSP积累的关键驱动因素，其次是矿物保护、微生物多样性、易分解氮和生态酶比例。结构方程模型显示，基岩类型和岩土界面通过提高氮素有效性、矿物保护、微生物多样性和生物量促进了GRSP的形成和稳定。我们提出了“Roccosphere”概念，将岩土界面定义为一种由基岩风化和微生物活动形成的独特微生境，类似于“Rhizosphere”和“Hyphosphere”。这些发现强调了基岩类型和岩土界面通过微生物和矿物碳泵对GRSP积累的重要影响，这对退化喀斯特森林生态系统的土壤碳封存和植被恢复具有重要意义。

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SOC封存, 基岩风化, 微生物特性, 活性矿物, 微生物营养限制

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