植被恢复通过微生物 - 矿物相互作用促进亚热带森林土壤中矿物结合有机碳的积累

《Plant and Soil》：Vegetation restoration enhances mineral-associated organic carbon accumulation through microbial–mineral interactions in subtropical forest soils

　　

摘要

背景

土壤有机碳（SOC）的积累对于热带和亚热带红壤的生态系统恢复和气候缓解至关重要，然而将植被恢复与铁（Fe）结合碳库及微生物功能基因联系起来的机制尚不清楚。

方法

本研究探讨了中国亚热带植被恢复期间驱动土壤有机碳积累的土壤矿物与微生物群落之间的相互作用。我们整合了顺序选择性溶解、胞外酶活性测量和宏基因组分析，以评估 Fe 结合碳库和微生物功能潜力。

结果

结果表明，植被恢复通过重组矿物结合碳库促进了矿物结合有机碳（MAOC）的积累并增强了其稳定潜力，其中有机金属络合物（OMC）占提取碳总量的 62%–76%，晶质和残余矿物结合碳库（Crys）的比例从幼龄针叶林（CK）的 24% 下降到阔叶林（BF）的 11%。植被恢复还加强了 Fe 结合碳的保护，这体现在 OMC 库中 Fe 浓度的增加，在 BF 中达到 6146.97 mg·kg^?1。碳降解酶活性沿着恢复梯度增加，同时早期森林中绿弯菌门和放线菌门相对富集，后期森林中酸杆菌门和担子菌门相对富集。宏基因组分析揭示了功能从早期阶段的活性碳降解途径和卡尔文循环相关基因向后期阶段的难降解碳降解和还原型三羧酸循环（rTCA）相关途径的过渡。难降解碳降解基因、rTCA 相关基因和 MAOC 库之间的强相关性突出了微生物在植被恢复期间调节碳分配和 MAOC 积累中的作用。

结论

植被恢复与 Fe 结合矿物组分、微生物功能群和矿物结合碳库的协调变化有关。这些关联变化表明，微生物 - 矿物耦合促进了土壤碳从快循环库向矿物结合形式的转化，从而促进侵蚀红壤中 MAOC 的积累并增强碳稳定潜力。

图文摘要