土壤微生物群落结构对有机碳的分解及其温度敏感性的影响：以武夷山沿海拔生态系统为例

The decomposition of soil organic carbon (SOC), as one of the key processes in terrestrial ecosystems, is closely related to ecosystem productivity, regional and global carbon cycling. Many laboratory soil incubation studies have shown that temperature, carbon (C) quality, and microbes are the essential factors regulating SOC decomposition and its temperature sensitivity (Q10). In comparison to temperature and C quality, our knowledge of how SOC decomposition and its Q10 are controlled by microbial community composition is limited. In this study, we will combine field soil sampling and long-term laboratory incubation, utilize the interaction of C quality and microbes along the elevation gradient in the Wuyi Mountains to investigate the relative contribution of C quality and microbial community composition in regulating SOC decomposition as well as the impact of soil microbial community on Q10 of SOC decomposition at different stages during the incubation. Our study will help understand dynamics of SOC decomposition and the associated mechanisms, the biogeochemical cycles of terrestrial ecosystems and the changes in soil C stock, and contribute to the accurate prediction of the global C cycle and future climate change.

作为陆地生态系统的一个关键过程，土壤有机碳的分解与生态系统生产力、区域以及全球碳循环都密切相关。大量研究有机碳的分解及其温度敏感性的土壤室内培养实验（湿度一般控制在最适宜微生物生长的范围）表明：温度、土壤有机碳的质量及土壤微生物是影响有机碳分解的最关键因素。与温度及碳源质量相比，我们对土壤微生物群落结构是如何调控有机碳的分解及其温度敏感性的机制还了解甚少。本研究拟采取野外采样与实验室长期的土壤培养分析相结合的技术路线，利用武夷山沿海拔梯度不同生态系统土壤有机碳质量和微生物的不同组合，来解析微生物群落结构和土壤碳源质量对有机碳分解温度敏感性的相对贡献，探讨微生物群落结构对土壤有机碳的分解的调控机制。通过对有机碳分解的动态变化及调控机理的研究，有助于我们深入了解陆地生态系统的生物地球化学循环和土壤碳储量的变化，对全球碳循环以及准确预测全球气候变化的趋势具有重要的科学意义。

作为陆地生态系统的一个关键过程，土壤有机碳的分解与生态系统生产力、区域以及全球碳循环都密切相关。然而，我们对土壤微生物群落结构如何调控有机碳的分解及其温度敏感性（Q10）的机制还了解甚少。本研究采取野外采样与实验室长期的土壤培养分析相结合的技术路线，利用武夷山沿海拔梯度不同生态系统土壤有机碳质量和微生物的不同组合，来解析微生物群落结构和土壤碳源质量对有机碳分解温度敏感性的相对贡献，探讨微生物群落结构对土壤有机碳分解的调控机制。我们在沿海拔梯度的4个样地取土壤样品，进行室内灭菌、接种及18个周期（共274天）的室内培养。在长期变温培养期间，我们共采集了不同培养周期的576个土壤样品，进行相关酶活性以及微生物群落结构等指标的测定。研究发现，随着海拔的增高，Q10降低。土壤呼吸速率与细菌多样性显著负相关。通过对有机碳分解的动态变化及调控机理的研究，有助于我们深入了解陆地生态系统的生物地球化学循环和土壤碳储量的变化，对全球碳循环以及准确预测全球气候变化的趋势具有重要的科学意义。. 此外，我们对国内外已有研究进行分析，比较了培养温度模式、底物质量、物理化学保护和微生物属性对土壤有机碳分解温度敏感性的影响。.基于此项目，我们也进行了土壤有机碳、菌根真菌及凋落物分解相关的研究。主要研究结果如下：.（1）我们分析了全球369个位点的数据，探索了有机碳对氮添加响应的时间动态。研究发现，在全球尺度上，氮添加显著增加了有机碳的含量；（2）作为土壤微生物重要的一部分，丛枝菌根真菌（AMF）在维持生态系统多功能性中发挥着重要的作用。研究发现，养分添加降低了地下AMF以及地上植物的多样性。该研究为我们对植物-AMF相互作用及其对全球变化的可能响应的理解提供了重要的进展；（3）我们通过全球实验数据整合以及野外实验探究凋落物分解的关键驱动因素。该研究有助于使用基于特征的方法来构建全球溪流凋落物分解的模型，进一步探索陆地-水-大气碳通量的机制。.