大气氮沉降导致的土壤养分失衡，会对微生物介导的土壤碳循环过程产生重要影响。然而，养分平衡如何通过与微生物互作，进而影响土壤激发效应（即活性碳输入对土壤有机质分解速率的改变）尚缺乏机制性理解。中国科学院华南植物园恢复生态学任务团队基于广东鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究站的长期养分添加控制实验平台，对长期养分添加的豆科和非豆科植物土壤进行了13C标记的葡萄糖培养实验，系统研究了土壤养分添加和植物类型调控土壤激发效应微生物学机制。研究发现：（1）葡萄糖的添加会加快土壤有机质的降解速率，导致正激发效应，而且不受养分添加和植物类型的影响；（2）养分添加对土壤激发效应的影响与植物类型密切相关：在非豆科植物土壤中，只有氮磷同时添加的情况才会导致比对照更高的正激发效应；而对于豆科植物土壤，磷添加和氮磷同时添加均可诱发更高的正激发效应；（3）借助DNA稳定同位素探针和高通量定量PCR技术，发现土壤激发效应与微生物碳利用率的提高密切相关，同时伴随着微生物群落活性、养分循环功能基因丰度和酶活性的提高。研究结果表明，土壤氮磷养分平衡对土壤激发效应影响，依赖于根际微生物群落的组成和功能。该研究揭示了植物与根际微生物群落互作在调控土壤碳循环对养分平衡的响应中的作用，从微生物的角度深化了土壤激发效应调控机制的理解，这对于预测未来气候变化导致的养分输入的不平衡，对区域森林生态系统的潜在影响具有重要的科学价值。
相关研究成果近期在线发表在国际学术期刊The ISME Journal（《国际微生物生态学学会杂志》）上。华南植物园恢复生态学任务团队李健博士（现为中国科学院城市环境研究所博士后）为论文的第一作者，刘占锋研究员和朱永官院士为论文的共同通讯作者，中国科学院城市环境研究所、中国科学院沈阳应用生态研究所、中国科学院生态环境研究中心、西澳大利亚大学、田纳西州立大学、巴塞罗那自治州大学和康奈尔大学等单位的研究人员参与了部分工作。本研究得到了国家自然科学基金和中国博士后基金等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41396-023-01523-9
养分平衡调控土壤激发效应的微生物学机制
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