6年氮添加改变高山草原的真菌网络结构及胞外酶活性：根际土壤与整体土壤的反应存在差异

《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》：6-year nitrogen addition alters fungal network structure and extracellular enzyme activities in alpine grasslands: divergent responses between rhizosphere and bulk soils

　　

摘要

背景

氮沉降会显著改变陆地生态系统中的碳氮循环，但在持续氮输入条件下，微生物网络的重构如何影响胞外酶活性仍不清楚。传统研究往往忽视根际微环境，将土壤视为均匀系统。为填补这一空白，我们在塞吉拉山脉的高山草地上开展了为期6年的氮添加梯度实验（0、10、15和20千克氮/公顷·年）。通过共现网络分析、Mantel分析和冗余分析，我们系统比较了根际土壤与非根际土壤中真菌群落、酶活性以及土壤碳氮含量的差异性反应。

结果

在非根际土壤中，当氮输入量超过10千克氮/公顷·年时，会导致土壤显著酸化且底物耗尽，从而使以腐生菌为主的真菌网络结构变得简单。随之，底物短缺会抑制酶的合成，进而导致参与碳氮循环的酶活性整体下降。相反，根际土壤由于微生物生物量中的碳氮含量持续增加，保持了高度模块化的真菌网络以及稳定的共生菌群。底物、微生物群落与酶之间的协同作用使得包括β-葡萄糖苷酶和脲酶在内的关键代谢酶保持高活性。

结论

总体而言，6年氮添加作用下根际与非根际土壤在结构和功能上的差异，是维持生态系统稳定性的重要互补机制。未来的研究应聚焦于微生境尺度，结合原位同位素追踪与功能基因验证，以更好地评估高山生态系统中的碳氮库稳定性与持久性。

图解摘要