短期主动恢复对土壤有机碳组分和 CAZyme 家族基因的影响：退化与恢复高山草地的比较

《Plant and Soil》：Effects of short-term active restoration on soil organic carbon fractions and CAZyme family genes: a comparison between degraded and restored alpine grasslands

　　

摘要

背景与目的

主动修复是恢复退化青藏高原草地的主要方式。然而，主动修复对土壤有机碳（SOC）各组分的影响及CAZymes（碳水化合物活性酶）的相关调控作用尚不明确。

方法

在中国青藏高原采集了天然草地、退化草地和修复6年后的人工草地土壤样本，对土壤理化性质、SOC组分（包括颗粒态有机碳[POC]和矿物结合态有机碳[MAOC]）、微生物群落、胞外酶活性及CAZyme基因进行了检测分析。

结果

人工修复显著提高了SOC、POC和MAOC含量；各处理中POC平均占比为63.9%。在所有处理中，负责分解植物来源组分的CAZymes（66%–67%）高于微生物来源组分的CAZymes（33%–34%）。与退化草地和人工草地相比，天然草地中针对半纤维素降解的碳降解基因丰度显著更高，而人工草地土壤中与植物及微生物来源碳降解相关的CAZyme基因丰度最低。人工草地中Pseudomonadota（假单胞菌门）丰度最高。CAZyme基因数量与胞外酶活性及微生物群落丰度呈强相关。随机森林和相关性分析进一步表明，SOC、POC和MAOC与有效氮呈正相关。

结论

短期人工修复主要通过促进POC积累和改变CAZyme基因丰度来调控微生物有机质分解和碳的形成过程。修复过程中不同碳组分的变化对修复期间SOC的稳定性具有重要启示意义，可为未来优化高寒草地生态系统碳固存的管理策略提供指导。