養分平衡調控土壤激發效應的微生物機制獲揭示

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近日，中國科學院華南植物園研究員劉占鋒團隊聯合中國科學院院士、中國科學院生態環境研究中心主任朱永官等合作者，研究揭示了養分平衡調控土壤激發效應的微生物機制。相關成果在線發表于《國際微生物生態學學會雜志》。

大氣氮沉降導致的土壤養分失衡，會對微生物介導的土壤碳循環過程產生重要影響。然而，養分平衡如何通過與微生物互作，進而影響土壤激發效應（即活性碳輸入對土壤有機質分解速率的改變）尚缺乏機制性理解。

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養分平衡調控土壤激發效應的微生物學機制。研究團隊 供圖

研究人員基于廣東鶴山森林生態系統國家野外科學觀測研究站的長期養分添加控制實驗平臺，對長期養分添加的豆科和非豆科植物土壤進行了13C標記的葡萄糖培養實驗，系統研究了土壤養分添加和植物類型調控土壤激發效應微生物學機制。研究結果表明，土壤氮磷養分平衡對土壤激發效應影響，依賴于根際微生物群落的組成和功能。

該研究發現：葡萄糖的添加會加快土壤有機質的降解速率，導致正激發效應，而且不受養分添加和植物類型的影響；養分添加對土壤激發效應的影響與植物類型密切相關：在非豆科植物土壤中，只有氮磷同時添加的情況才會導致比對照更高的正激發效應；而對于豆科植物土壤，磷添加和氮磷同時添加均可誘發更高的正激發效應；借助DNA穩定同位素探針和高通量定量PCR技術，發現土壤激發效應與微生物碳利用率的提高密切相關，同時伴隨著微生物群落活性、養分循環功能基因豐度和酶活性的提高。

該研究揭示了植物與根際微生物群落互作在調控土壤碳循環對養分平衡的響應中的作用，從微生物的角度深化了土壤激發效應調控機制的理解，這對于預測未來氣候變化導致的養分輸入的不平衡，對區域森林生態系統的潛在影響具有重要的科學價值。

中國科學院城市環境研究所、中國科學院沈陽應用生態研究所、西澳大利亞大學、田納西州立大學、巴塞羅那自治州大學和康奈爾大學等單位的研究人員參與了部分工作。