微生物的生长和代谢与土壤有机碳的形成和稳定密切相关。然而，养分有效性和化学计量比如何影响微生物对土壤碳固持的介导效应尚不明确。中国科学院华南植物园恢复生态学任务团队将控制实验和自然环境梯度相结合，将养分状况不同的培养基质（甘蔗土和沙子）装填进孔径为38 m的网袋（防止植物根系的进入，但允许真菌菌丝体和细菌的侵入）放置在不同的海拔梯度进行原位培养。通过模拟不同的养分供应状态和环境条件，研究微生物的活体生物量、微生物胞外酶、微生物胞外多聚体和残体等微生物来源碳的合成和积累特征及其对土壤有机碳固持的影响。
经过一年的原位培养，研究发现：（1）土壤有机碳的积累具有显著的背景依赖性，并受到养分可获得性调控的微生物群落结构和微生物的资源分配策略影响；（2）在养分供应充足条件下，以革兰氏阴性菌为主导的土壤微生物群落优先将资源分配给微生物残体的合成，微生物生物量的快速周转和微生物残体的快速生成促进了土壤有机碳的积累，该过程与土壤磷的有效性和微生物碳磷获取酶活性呈负相关；（3）在养分匮乏的条件下，土壤微生物群落倾向于优先将资源分配给抗逆性强的真菌和革兰氏阳性菌，用于微生物活体生物量的维持、胞外酶的合成以获取养分，合成更多的胞外多聚体以适应环境，减少对微生物残体合成的资源投入，不利于土壤有机碳的积累，该过程与氮的有效性和化学计量比（碳：氮比和碳：磷比）以及土壤水分含量显著正相关。研究结果不仅深化了微生物调控热带森林土壤有机碳周转途径的机制性理解，也可为提升养分输入不平衡情景下土壤碳循环动态的可预测性提供重要依据。
相关研究成果以“Nutrient availability and stoichiometry mediate microbial effects on soil carbon sequestration in tropical forests”为题发表在国际土壤学主流期刊Soil Biology and Biochemistry（《土壤生物学与生物化学》）。华南植物园恢复生态学任务团队博士研究生牟之建为论文第一作者，刘占锋研究员为论文的通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目共同资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109186
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