北半球高纬度森林树木多样性和丛枝菌根树种在微生物碳水化合物酶作用下增加了1米深土壤碳固存及其稳定性
由于气候变化和人为干扰,北半球高纬度森林经常发生生物多样性丧失和树木更替,而它们对土壤碳固存的影响仍不清楚。文中在实验林中进行了树种丰富度和丛枝菌根(AM)-优势种实验,并进行了土壤有机碳(SOC)和球囊霉素相关的土壤蛋白碳(分为总提取球囊霉素碳和易提取球囊霉素碳)、土壤有机碳稳定性(异养呼吸速率、温度敏感性和湿度敏感性)、土壤温室气体排放(CO2. CH4.N2O)速率和以及表层土壤碳水化合物酶活性测定,以确定它们的影响和内在机制。方差分析和线性回归均发现,随着树种丰富度和AM树种降低土壤总SOC、总提取球囊霉素碳和异养呼吸速率降低。在0-20cm深的土壤中,高丰富度导致SOC、总提取球囊霉素碳,异养呼吸速率和N2O通量增加16-126.6 %。AM树种SOC和异养呼吸速率比外生菌根(EcM)树种高34-39%。0-1m深层土壤的丰富度和菌根影响比0-20cm表层土壤更明显。结构方程模型发现,树种丰富度直接提高了土壤碳稳定性,而丰富度和AM优势种通过降低碳水化合物酶活性提高碳积累。在碳水化合物酶中,糖苷水解酶、多糖裂解酶、糖酯酶、糖基转移酶、氧化还原酶和碳水化合物结合结构域共同调节了土壤碳累积。此项研究结果支持通过与树木菌根共生体相关的生物多样性保护和适当的森林管理来实现土壤碳固存。
上述相关成果以《Tree diversity and arbuscular mycorrhizal trees increase soil carbon sequestration and stability in 1-m soils as regulated by microbial CAZymes-coworking in high-latitude Northern Hemisphere forests》为题,发表在《Catena》,研究得到了国家重点研发计划资助(2023YFF1304603)。
树种丰富度和AM菌根重要值对土壤碳水化合物酶和碳汇指标的偏最小二乘路径模型图
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