近日，中国热带农业科学院橡胶研究所科研人员联合环境与植物保护研究所在橡胶林土壤碳矿化机制研究方面取得新进展，首次从微生物碳代谢策略/组成、基质有效性等多重视角揭示了橡胶林林龄发育对土壤碳矿化的微生物机制。
橡胶林是重要的陆地碳汇，其碳吸收量大于热带落叶林、红树林。然而，热带雨林向橡胶林转变通常也导致约50%的土壤碳矿化损失。土壤碳稳定性随着橡胶林林龄发育是否得到部分恢复、达到新的平衡尚不清楚，更不清楚其微生物机制，特别是基于微生物代谢和基质有效性水平。
本研究以3种不同林龄的橡胶林（幼龄林、成熟林、老龄林）为研究对象，通过两步酸水解法、磷脂脂肪酸技术、二维相关光谱-Biolog技术对土壤中碳氮库组分、微生物群落组成、微生物碳代谢策略的解析，揭示林龄演替下的土壤碳矿化机制。研究结果证实，橡胶林从幼龄林演替为成熟林土壤碳矿化强度降低，而在随后的老龄林中变化不大。结构方程模型显示，其原因为土壤矿化强度受土壤微生物组成和代谢策略的调控，部分受土壤碳氮库的影响。具体来说，幼龄林具有丰富的异养类群(如放线菌)、最大的G(-)/G(+)比值和转化酶活性，能优先矿化土壤中生物有效性较高的碳水化合物。相反，尽管成熟林含有丰富的活性碳氮组分，但由于微生物群落更倾向于利用聚合态碳，土壤碳矿化强度下降。同时，成熟林中还含有丰富的与团聚体形成有关的G(+)、真菌和丛枝菌根真菌，利于土壤碳的物理保护。从成熟林发育为老龄林后，土壤碳矿化强度基本不变，主要因为土壤顽固性碳氮组分比例的增加，微生物更倾向优先利用中等活性的胺态碳。随机森林模型还表明，土壤pH、NH4-N和C/N也是影响土壤碳矿化的关键因素。总而言之，研究结果丰富了橡胶林土壤碳循环理论，有助于橡胶林开发过程中碳的精确管理。
林龄演替下的橡胶林土壤碳矿化机制
相关研究成果以“Stand development reduces soil carbon mineralization in rubber plantations through regulating microbial metabolic strategy and substrate availability”为题发表于《Industrial Crops and Products》。中国热科院橡胶研究所任常琦研究实习员为文章第一作者，环境与植物保护研究所吴东明副研究员和王进闯研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目、海南省自然科学基金项目、中国热科院国家热带农业科学中心科技创新团队的资助，以及海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站、海南儋州橡胶林土壤环境海南省野外科学观测站、农业农村部热区绿色低碳重点实验室等平台的支持。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669024009324
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