全球生態系統中微生物殘體是土壤有機碳的主要來源
盡管越來越多的證據表明微生物殘體是重要的土壤有機碳來源，但在全球尺度農田、草地和森林土壤微生物殘體對有機碳（SOC）的貢獻尚未進行定量化研究。該研究基于0-150厘米土體深度內的氨基葡萄糖和胞壁酸含量，在全球尺度（青藏高原樣點數為30個）估計了農田、草地和森林土壤微生物殘體含量及其對有機碳積累的貢獻（圖1）。
圖1 研究樣點分布圖
研究結果表明農田、草地和森林土壤（0-20cm表層土壤）中微生物殘體碳對有機碳的平均貢獻分別為51%、47%和35%（圖2）。這一結果表明土壤有機碳形成的微生物途徑（即微生物殘體的續埋效應）在耕地和草地土壤占主要地位，而植物途徑（即難分解植物殘體的物理遷移）在森林中占主導地位。草地和森林土壤中微生物殘體對SOC的貢獻隨土層深度的增加而增加，而在農田土壤中隨土層深度的增加而降低（圖2）。農田土壤中的細菌:微生物殘體比值和細菌:真菌殘體比值大于草地和森林土壤，表明農田土壤中較多的細菌殘體碳積累。
圖2 全球農田、草地和森林土壤微生物殘體對有機碳的貢獻，微生物殘體積累系數，真菌:細菌殘體比值的土壤剖面變化特征
所選變量中的降水、溫度和土壤pH值是控制微生物殘體的重要氣候和環境因素，較低的溫度和土壤pH值（如在溫帶和寒帶生態系統中）促進真菌和細菌殘體積累。這些發現表明，細菌:真菌殘體比值的變化和微生物殘體對SOC的貢獻因不同生態系統類型而異。微生物殘體是土壤有機碳形成的重要來源（圖3），真菌和細菌殘體對SOC的貢獻與活體微生物群體的主導地位相對應，并取決于土地利用、土壤深度、年平均降水量、年平均溫度和土壤pH值（圖4）。
同時本研究發現，微生物殘體積累系數隨區域（如青藏高原草地的微生物殘體積累系數低于蒙古草原；Zhang et al，2021, SBB）和土層變化。而目前關于青藏高原地區土壤微生物殘體的形成/穩定機制及其環境因素調控過程尚缺乏系統研究，該區域植物源碳和微生物源碳對土壤有機碳積累的貢獻如何隨土地利用方式和土層變化需進一步深入。
圖3 土壤真菌、細菌和總的微生物殘體與有機碳和全氮之間的關系
本研究以“Microbial necromass as the source of soil organic carbon in global ecosystems為題發表于國際著名土壤學期刊《Soil Biology and Biochemistry》。中國科學院教育部水土保持與生態環境研究中心王寶榮博士為論文第一作者，安韶山研究員為通訊作者。該研究工作得到了第二次青藏高原綜合科學考察研究專題“典型土地利用變化的環境效應考察研究”（2019QZKK0603），中國科學院A類戰略性先導科技專項子課題“土壤侵蝕定量評價與分區防控對策”（XDA20040202），國家自然科學基金（41877074和42077072）等項目的聯合資助。
圖4 全球農田、草地和森林土壤微生物殘體含量及其對有機碳積累的貢獻
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071721002960