土壤微生物驅(qū)動(dòng)亞熱帶森林演替過程中土壤有機(jī)碳的形成和周轉(zhuǎn)，且土壤微生物殘留物是土壤有機(jī)碳庫的重要來源，在長(zhǎng)期土壤碳固持方面起到重要作用。氨基糖是微生物殘留物的生物標(biāo)識(shí)物，其積累和轉(zhuǎn)化特性可以指示微生物對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)積累的貢獻(xiàn)。在亞熱帶森林演替過程中，地上植被從針葉林轉(zhuǎn)變?yōu)殚熑~林，不同凋落物質(zhì)量影響微生物底物利用效率及微生物群落組成，但是土壤有機(jī)碳積累與微生物碳固持功能之間的長(zhǎng)期關(guān)聯(lián)作用目前尚不清楚。
因此，中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所物質(zhì)循環(huán)過程研究組選擇亞熱帶森林演替序列下三種林型（早期為馬尾松林，中期為針闊混交林和頂級(jí)演替為常綠闊葉林），通過測(cè)定演替過程中不同深度土壤氨基糖含量及其占土壤有機(jī)碳比例變化來評(píng)估亞熱帶森林演替下土壤有機(jī)質(zhì)積累過程中微生物作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在0-40cm土層中土壤有機(jī)碳和氨基糖含量及儲(chǔ)量均隨著森林演替進(jìn)行逐漸增加，說明微生物增殖-死亡過程與土壤有機(jī)碳固持密切相關(guān)。針葉林凋落物相對(duì)難分解，使微生物殘留物對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)較低。闊葉林樹種的引入增加了微生物殘留物積累以及土壤有機(jī)碳的固持，但是從演替早期到中期的過程中氨基糖的積累比有機(jī)碳更迅速，這可能意味著微生物殘留物形成和積累是有機(jī)碳固持的先決條件。由于在結(jié)構(gòu)上真菌殘留物較細(xì)菌殘留物相對(duì)更難分解，在演替中期真菌殘留物碳占有機(jī)碳的比例最高而在頂級(jí)演替階段細(xì)菌殘留物碳更易于積累。因此，亞熱帶森林演替過程中，土壤有機(jī)碳的積累過程可能先經(jīng)過真菌殘留物穩(wěn)定化階段，而后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)菌殘留物積累階段。因?yàn)槎缴稚鷳B(tài)系統(tǒng)以針闊混交林為主，因此本研究推斷該地區(qū)森林土壤依然具有較大的固碳潛力。而且本研究首次發(fā)現(xiàn)微生物影響有機(jī)質(zhì)的化學(xué)組分變化，這對(duì)于了解亞熱帶森林演替過程中長(zhǎng)期土壤有機(jī)碳動(dòng)力學(xué)過程有重要意義。
以上研究成果以Linkage of microbial residue dynamics with soil organic carbonaccumulation during subtropical forest succession為題發(fā)表在土壤學(xué)頂級(jí)刊物Soil Biology and Biochemistry上。物質(zhì)循環(huán)過程課題組的博士生邵帥為文章的第一作者，何紅波研究員和張旭東研究員為共同通訊作者。研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)微生物專項(xiàng)(No. XDB15040200)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上(No. 41571237, 41630862)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研發(fā)計(jì)劃(No. 2014CB954400)以及中科院學(xué)術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目資助。
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圖. 1不同演替階段不同層次土壤氨基糖態(tài)碳占有機(jī)碳比值變化
圖. 2 
不同演替階段不同層次土壤真菌來源氨基葡萄糖態(tài)碳和胞壁酸態(tài)碳分別占有機(jī)碳比值變化
