文章题目:Revisiting the quantitative contribution of microbial necromass to soil carbon pool: Stoichiometric control by microbes and soil
期刊:Soil Biology and Biochemistry
影响因子:9.8
发表时间:2022
参考文献:Deng, F., & Liang, C. (2022). Revisiting the quantitative contribution of microbial necromass to soil carbon pool: Stoichiometric control by microbes and soil. Soil Biology and Biochemistry, 165, 108486. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2021.108486
1.研究背景:
l土壤中储存的大量碳(约 1550Gt C)的微小变化会对全球气候变化和粮食安全产生重大影响,许多研究聚焦于增加土壤碳固存潜力和持久性碳库规模。
l微生物的合成代谢在土壤碳储存中起着重要作用,通过微生物生物量生产和残体积累,大量碳被沉积到土壤中,但微生物残体碳对土壤持久性碳的贡献以及土壤有机质性质对微生物残体构建土壤碳库能力的影响等问题仍存在不确定性。
2.研究目的:
重新审视微生物残体对土壤有机碳(SOC)库的定量贡献。
3.科学问题:
l微生物残体碳是否对土壤中的持久性碳有较大贡献?
l细菌、真菌或植物衍生的碳哪个成分占主导?
l土壤有机质性质如何影响微生物残体构建土壤碳库的能力?
4.实验材料与方法:
l材料:未提及具体的实验材料。
l方法:
Ø使用优化策略重新评估微生物残体对 SOC 的贡献,该策略考虑了微生物的化学计量差异以及微生物残体在土壤氮(N)库中全范围的比例。
Ø具体计算过程包括:
Ø基于细菌和真菌总体平均 C/N 比分别为 4(范围为 3 - 5)和 10(范围为 4.5 - 15)的假设,以及细菌和真菌生物量中约含 46% 有机碳的前提,计算细菌和真菌生物量中氮的含量。
Ø通过生物标志物缩放方法,确定从胞壁酸(MurA)到细菌残体 N 以及从氨基葡萄糖(GlcN)到真菌残体 N 的转换因子。
Ø根据 MurA 和 GlcN 的平均浓度,估算细菌和真菌残体 N 在土壤中的含量。
Ø结合微生物生物量 N 对土壤 N 的贡献范围,估算细菌和真菌残体 N 对土壤 N 的贡献比例。
Ø再次基于细菌、真菌和土壤平均 C/N 比的假设,最终计算出细菌和真菌残体对 SOC 的贡献比例,得出微生物残体 C 在 SOC 中占比为 24% - 60% 的更收敛估计。
Ø引入公式计算微生物残体对 SOC 的贡献,并与已发表数据进行对比验证。
Ø探索微生物和土壤的 C/N 比如何影响微生物残体构建 SOC 的能力,通过使用已发表的氨基糖数据量化温带土壤中不同生态系统中微生物残体 C 对 SOC 的比例贡献。
5.结果与讨论(配以重要图片和图注)
u重新评估了微生物残体对土壤有机碳(SOC)库的贡献,得出微生物残体 C 在 SOC 中占比的更收敛估计为 24% - 60%。
u发现微生物残体对 SOC 的贡献由微生物生物量 C/N 比和土壤 C/N 比共同控制,当 Mcn/Scn > 1 时,微生物残体 C 对 SOC 的贡献大于微生物残体 N 对土壤 N 的贡献,反之则相反。
u通过回归分析,证明了用于评估微生物残体对 SOC 贡献的公式具有稳健性,预测值和经验值之间存在强线性相关(R = 0.672,p < 0.001)。
u得出微生物残体对 SOC 的潜在贡献与土壤 C/N 比并非线性相关,同时受微生物生物量 C/N 比的影响。对于给定的微生物生物量 C/N 比,土壤 C/N 比越宽,微生物残体对 SOC 的贡献越小。
u分析表明,在土壤氮限制的普遍情况下,微生物残体 C 在固存 SOC 库中的可塑性较小,微生物群落组成在 SOC 固存中起着重要作用,微生物生物量 C/N 比越高,通过微生物合成代谢在 SOC 库中积累的残体 - C 越多。
图 1. 不同策略的使用影响了我们如何量化微生物残体对土壤碳(C)库的贡献。蓝色和橙色表示已发表的策略(A),它们采用了简化方法来探索微生物残体 C 在 SOC 库中比例的范围;绿色代表新的优化策略(B),它通过分别考虑细菌和真菌在残体和生物量中的化学计量差异,提供了一个更窄的范围。(关于此图图例中颜色的解释,请参考本文的网络版本。)