2023年第7期（总第39期） 往期回顾
沈其荣、南志标双院士通力之作：不同生态系统微生物碳利用效率-基于生物地球化学平衡模型的meta分析
点击次数：325 更新时间：2023-07-20
文章信息
期刊：Global Change Biology
英文题目：Microbial carbon use efficiency in different ecosystems: A meta-analysis based on a biogeochemical equilibrium model
作者：Peng He, Yuntao Zhang, Qirong Shen, Ning Ling, Zhibiao Nan
发表日期：2023-07-11
研究背景
土壤微生物碳使用效率（CUE）是一个关键参数，可用于评估土壤碳（C）在微生物生长和呼吸之间的分配。更高的CUE值表明外源C转化为微生物生物量的效率更高，这相当于更大的长期C固存潜力。相反，较低的CUE反映了通过呼吸释放的C相对较大。因此，CUE的量化可用于预测微生物衍生SOC的稳定性。大约83%的全球碳储量储存在陆地生态系统的土壤中，包括森林、灌木丛、草原和农田。然而，对驱动不同生态系统中土壤C循环不同模式的机制仍然知之甚少。因此，鉴于微生物衍生的土壤细胞外酶在C和营养循环中发挥的关键作用，探索不同生态系统的微生物CUE和代谢限制如何变化，将为控制陆地土壤C种群的机制提供新的见解。
研究方法
为了弥补这一知识空白，从已发表文献的41个研究地点收集并分析了涵盖三种类型的陆地生态系统（58个农田、95个森林和44个草原）的197个土壤样本，利用生物地球化学平衡和酶矢量模型以估计不同生态系统的微生物CUE和代谢限制。
研究结果
农田土壤、森林土壤和草地土壤的CUE具有显著差异，平均值分别为0.39、0.33和0.42，说明草地土壤具有更高的微生物固碳潜力（p < .05）。不同生态系统的微生物代谢限制存在差异，碳限制是主要的，并对CUE有强烈的负面影响。在每个生态系统中，胞外酶化学计量比土壤元素化学计量对CUE值的影响更大。具体而言，在草地和森林生态系统中，土壤中C:磷（P）获取活性的胞外酶比率（EEAC:P）和C:氮（N）获取活性的胞外酶比率（EEAC:N）分别对土壤微生物CUE产生了强烈的负面影响。但在农田土壤中，EEAC:P表现出更大的正效应，表明资源约束可以调节微生物的资源分配，并在不同的陆地生态系统中表现出不同的模式。此外，年平均气温（MAT）而非年平均降水量（MAP）是影响CUE的关键气候因子，而土壤pH作为主要因子对生态系统内微生物CUE的变化仍具有正向驱动作用。
研究结论
本研究通过meta分析估算了农田、森林和草地生态系统的微生物CUE，为了解这些CUE在不同生态系统间变化的原因提供了有力证据。通过更新建模评估，发现草地的微生物固碳潜力更强，因为微生物 CUE 明显更高。在碳限制占主导地位的生态系统中，微生物代谢限制的水平也各不相同，并始终对 CUE 产生负面影响。此外，在陆地生态系统中，各种资源限制模式调节着微生物的资源分配，土壤 pH 值持续对 CUE 产生积极影响。这些结果概述了陆地生态系统的微生物固碳潜力，丰富了我们在全球气候变化情景下如何更好地调节和控制生态系统碳循环的知识。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/jEZXvmHupC1aS0fAqbfe7A