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期刊：Nature Communications
题目：Microbial and mineral interactions decouple litter quality from soil organic matter formation
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-54446-0
通讯作者：Jeanette Whitaker（英国兰卡斯特环境中心）
发表日期：2024-11-20
目前对土壤碳动态的理解表明，植物凋落物质量和土壤矿物控制着矿物相关土壤有机碳 (SOC) 的形成。由于微生物合成代谢效率更高，高质量凋落物可能会产生更多的微生物残留物，从而稳定在矿物表面。矿物相关有机物 (MAOM) 由植物或微生物衍生的低分子量化合物形成，是全球矿物土壤中最大的有机碳库。MAOM 被认为相对持久，因为其物理（微孔和聚集体内的闭塞）和化学（矿物表面的存在和化学性质）保护机制减少了微生物分解者接触有机分子的机会。阐明凋落物质量、微生物合成代谢和土壤矿物之间的复杂相互作用及其对 MAOM 形成的影响对于预测土地利用和气候驱动的植物群落变化对全球土壤 MAOM 储量的影响是必要的。该研究在高度受控的条件下研究了凋落物质量、土壤矿物和土壤微生物对 MAOM 形成的相互作用，以探索凋落物质量对 SOM 产生不一致影响的机制。通过实验室培养实验和13C 同位素标记，测试了 MAOM 形成的变化和本底 SOM（在添加凋落物之前存在）的激发如何受到高质量和低质量凋落物输入的影响，并量化了这些过程如何相互抵消以影响净 SOC 积累。该研究假设高质量凋落物的输入将导致 MAOM-C 含量相对于低质量凋落物净增加 (H1)；土壤矿物将对 MAOM 的形成产生比凋落物质量更重要的调控作用 (H2)。由于土壤微生物群落的变化降低了碳利用效率，高质量凋落物会导致矿物相关 SOC 形成效率降低（而不是提高）。低质量凋落物会增加SOC 的损失，导致凋落物质量对总矿物相关 SOC 没有影响。然而，矿物相关 SOC 的形成主要受土壤矿物控制。该研究结果驳斥了高质量植物凋落物最有效地形成矿物相关 SOC 的假设，并增进了我们对矿物和凋落物-微生物相互作用如何调节 SOC 形成的理解。![]()
图1.凋落物质量和土壤矿物之间的相互作用决定了从添加的凋落物中呼吸的碳 (C) 的量以及从已有的土壤有机质 (SOM) 中吸收的碳 (C) 的量
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图2.主要土壤有机碳 (SOC) 库中碳 (C) 的命运取决于凋落物质量和土壤矿物之间的相互作用，其中低质量凋落物具有最大的稳定潜力
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图3. 矿物相关有机物 (MAOM)形成效率和总MAOM碳 (C) 含量的变化取决于土壤矿物和凋落物质量
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图4. 凋落物质量和土壤矿物对土壤细菌群落的影响以及与凋落物碳（C）稳定和损失的关系
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图5. 凋落物质量和土壤矿物对土壤真菌群落的影响以及与凋落物碳（C）稳定和损失的关系
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