革兰氏阴性菌与真菌主导毛乌素沙地苔藓生物结皮中的光合碳转化

《European Journal of Soil Science》：Gram-Negative Bacteria and Fungi Govern Photosynthetic Carbon Transformation in Moss Biocrusts of the Mu Us Sandland

　　

摘要

苔藓结皮固定的光合碳是沙漠生态系统的重要碳输入来源。理解光合碳在苔藓结皮内的转化过程，对于揭示沙漠土壤碳循环机制和评估碳源—碳汇动态至关重要。本研究在毛乌素沙地开展原位¹³CO₂脉冲标记实验，探究苔藓结皮—土壤系统中光合碳的转化过程。在标记后第1、4、10、22、35、50和70天分别采集苔藓植物组织、土壤有机碳（SOC）、微生物量碳（MBC）和溶解性有机碳（DOC）样品，以量化¹³C原子百分超量及绝对¹³C含量的变化。同时分析磷脂脂肪酸（PLFAs），以识别参与碳转化的微生物类群。结果表明：（1）光合碳随土壤深度增加呈明显递减趋势，其变化顺序为：苔藓植物组织（80.72‰）>结皮层（?5.51‰）>下层土壤（?25.70‰）；（2）MBC中的¹³C在第1天达到峰值后下降，而SOC中的¹³C则逐渐增加，于第35天达到最大值；（3）标记后革兰氏阴性菌（G?）和真菌的PLFA标志物均显著增加，两者均在第35天达到峰值；（4）冗余分析（RDA）显示，G?细菌和真菌与¹³C-SOC呈显著正相关，与¹³C-MBC呈负相关。G?细菌和真菌是光合碳转化的主要驱动者，在RDA中分别贡献了34.1%和20.6%的解释方差。总体而言，光合碳逐步从MBC转化为稳定的SOC，突出了土壤微生物碳泵（MCP）通过苔藓生物结皮发育过程中微生物残体的积累所发挥的作用，其中G?细菌和真菌起主导作用。

亮点

1. 苔藓生物结皮在沙漠生态系统中介导光合碳的转化。
2. 光合¹³C呈垂直递减：苔藓组织>结皮>下层土壤。
3. ¹³C-MBC早期达峰后下降；¹³C-SOC逐渐增加至第35天。
4. 革兰氏阴性菌和真菌主导苔藓生物结皮中的碳转化过程（合计54.7%）。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

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