长期覆盖和免耕耕作对土壤氨基糖积累的物理、生化和微生物控制
土壤氨基糖【摘要】 研究还发现，当土壤氮缺乏时，氨基糖可以作为土壤微生物的替代氮源，但氨基酸比氨基糖更容易被利用。
氨基糖是微生物细胞壁的主要成分。土壤中的氨基糖被用作追踪微生物残留物的生物标志物。它们被认为来自微生物残留物积累，因为与土壤有机质（SOM）相比，活的植物和微生物含有的氨基糖可以忽略不计。与氨基酸、磷脂脂肪酸、核酸等相比，氨基糖构成了相对耐药的储备。
因此，它们适合中长期表征微生物残留积累。不同的氨基糖，如葡萄糖胺、乳酸菌酸和半乳糖胺，由于其分子结构的差异，具有不同的积累速率。这些氨基糖在土壤中是否受到同样的稳定机制的影响尚不清楚。因此，Li等人[1]比较和对比免耕和覆盖种植下不同氨基糖在土壤中的积累模式；量化不同氨基糖稳定机制的相对重要性；论证微生物N开采理论。
进行的所有方差分析中，卡方/DF比率都相当接近于1，因此模型与数据拟合得很好。没有发现严重的异常值或影响点。Shapiro-Wilk检验和Levene检验的p值大于0.05，因此正态性和等方差应该是令人满意的。以块状土壤中总氨基糖的方差分析结果为例，Chi-Square/DF比值= 1.05，Shapiro-Wilk检验的p值= 0.9491，Levene检验的p值= 0.1470。
对于多元正态性检验，多元峰度的临界比值小于或等于5，因此数据集是多元正态的。没有发现马氏距离平方的明显大值，因此没有异常值。以块状土壤总氨基糖测定结果为例，多元峰度临界比为- 0.035，马氏距离平方值为3.881 ~ 14.439。
图1 大块土壤中总氨基糖和单个氨基糖的平均浓度。
图2 块状土壤总氨基糖周转控制的结构方程模型。
图3 块状土壤中葡萄糖胺周转控制的结构方程模型。
在散装土壤中（图1A）， NCNT处理中总氨基糖浓度最高（1538.59 mg kg−1）。WCCT处理的浓度最低（935.23 mg kg−1）。NCNT处理的总氨基糖浓度比NCCT处理高46% (P = 0.0270)，而VCNT与VCCT处理之间无显著差异（P = 0.9779）， WCNT与WCCT处理之间无显著差异（P = 0.6327）。WCCT处理的总氨基糖浓度显著低于VCCT处理（P = 0.0253）。
葡萄糖胺、乳酸和半乳糖胺分别作为总氨基糖浓度观察到相同的模式（图1B、C和D）。由结构方程模型如图2所示，微生物呼吸速率、微团聚体含量、耕作方式和小麦覆盖作物对散装土壤中总氨基糖浓度有直接影响。微生物呼吸速率到总氨基糖浓度的路径系数为0.51（图2）。系数为0.51表明，微生物呼吸速率每增加1.00个单位，土壤中总氨基糖浓度就会增加0.51个单位。
同样，从微聚集体到总氨基糖浓度的路径系数为0.44。耕作对总氨基糖浓度有三条影响途径，其标准化总效应为- 0.26。散装土壤中葡萄糖胺浓度仅受微生物呼吸速率和小麦覆盖作物的影响，而不受土壤团聚体的影响（图3）。
综上所述，该工作为物理保护、生化抗性、微生物活性和营养条件如何共同控制土壤中氨基糖的积累建立了一个框架。结构方程模型表明，土壤团聚体的物理保护对生物化学抗性较弱的微生物残留物的积累起主要控制作用，而微生物活性和营养条件对生物化学抗性较强的微生物残留物的积累更为关键。
研究还发现，当土壤氮缺乏时，氨基糖可以作为土壤微生物的替代氮源，但氨基酸比氨基糖更容易被利用。这表明，土壤氨基糖的生物有效性可能是营养依赖的：土壤氨基糖在土壤氮缺乏时是一个不稳定的氮库，而在土壤氮丰富时是一个稳定的氮库。总的来说，微生物残留物在生物地球化学循环中的作用可能比认识到的更重要。
[1] L. Li, C.B. Wilson, H. He, X. Zhang, F. Zhou, S.M. Schaeffer, Physical, biochemical, and microbial controls on amino sugar accumulation in soils under long-term cover cropping and no-tillage farming, Soil Biology and Biochemistry 135 (2019) 369-378.
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