原名：Accumulation of soil microbial extracellular and cellular residues during forest rewilding: Implications for soil carbon stabilization in older plantations
譯名：人工林長期自然演化過程促進(jìn)土壤微生物殘留物碳的積累：老齡人工林土壤有機(jī)碳的固持作用
期刊：Soil Biology and Biochemistry
IF：9.7
發(fā)表時間：2023.11
第一作者：石?珂
通訊作者：阮宏華教授
森林是全球最大的陸地碳庫，其中三分之二的碳儲存在土壤中，在全球碳循環(huán)過程和應(yīng)對全球氣候變化中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。然而，自上世紀(jì)以來，天然林以前所未有的速度消失，現(xiàn)存的天然林迫切需要保護(hù)，這導(dǎo)致了人工林的建立和迅速擴(kuò)張。目前，為了幫助人工林提供多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，提倡減少人為干預(yù)以鼓勵人工林的自然演化。然而，不同土壤有機(jī)碳組分對全球氣候變化和人工林自然演替的響應(yīng)存在差異。微生物殘留物作為土壤有機(jī)碳（Soil organic carbon, SOC）的重要成分，其是否會隨著林分發(fā)育而增加，對土壤有機(jī)碳庫的貢獻(xiàn)又如何變化仍不清楚。
該項研究將微生物殘留物分為胞外殘留物和胞內(nèi)殘留物，以胞外聚合物（Extracellular polymeric substance, EPS）作為胞外殘留物的代表，以氨基糖為生物標(biāo)識物衡量胞內(nèi)殘留物，研究了水杉人工林近40年（6 ~ 45年）的生長發(fā)育過程中微生物殘留物的變化（圖1）。
圖1?土壤微生物殘留物隨林分發(fā)育的積累過程與機(jī)制假設(shè)
人工林的長期自然演化過程促進(jìn)了土壤微生物殘留物的線性積累，增加了其對土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)。其中，EPS-多糖增加了126.5%；總胞內(nèi)殘留物碳、真菌殘留物碳和細(xì)菌殘留物碳分別增加了73.4%、77.2%和54.3%（圖2）。EPS-多糖和總胞內(nèi)殘留物碳對土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)分別增加了66.1%和32.1%（圖3）。微生物胞外殘留物和胞內(nèi)殘留物的主要驅(qū)動因子不同。細(xì)根生物量是胞外殘留物的主要驅(qū)動因子，土壤氮和有機(jī)碳含量是胞內(nèi)殘留物的主要驅(qū)動因子（圖4）。
圖2?人工林林分發(fā)育及自然演化過程中土壤微生物殘留物的變化
圖3?人工林林分發(fā)育及自然演化過程中土壤微生物殘留物對土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)
圖4?人工林生長發(fā)育過程中土壤生物和物理化學(xué)因子對土壤微生物殘留物的影響
該研究闡明了在人工林長期自然演化過程中，微生物胞外和胞內(nèi)殘留物可以在土壤中不斷積累，初步揭示了人工林土壤穩(wěn)定性有機(jī)碳積累的主要機(jī)制（圖5），表明將這兩種微生物殘留物納入土壤碳模型對預(yù)測全球氣候變化非常必要。另外，從人工林管理實踐方面，允許人工林長期自然演化、延長其輪伐期能促進(jìn)土壤有機(jī)碳的固存和穩(wěn)定，對提高人工林應(yīng)對全球氣候變化中的作用具有重要意義。
圖5?人工林林分生長發(fā)育及自然演化過程中土壤微生物殘留物積累的概念圖
論文id：
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109250