成都生物所在氮添加下ECM菌丝分解对土壤有机碳积累和稳定性的影响中获新进展
外生菌根（Ectomycorrhiza, ECM）是真菌和植物形成的一种独特而又高效的互惠共生体，菌根与其形成的外延菌丝（简称菌丝）共同主导了土壤复杂有机物合成、根源碳输入、土壤碳-养分循环等关键生态过程，是土壤碳固存的关键驱动者。然而，尽管ECM菌根在土壤碳循环过程中的重要作用已成为广泛共识，但现有研究大多将植物根系和菌丝的生态效应视为一个整体考虑，严重忽视了ECM菌丝分解和周转特征及其在调节土壤有机碳（SOC）动态中的专一性作用，尤其缺乏叠加氮沉降下的野外原位试验研究。上述关键信息的缺失导致对ECM菌丝分解特征及其介导的土壤碳动态过程认识不清，理论基础薄弱，加剧了全球变化下ECM菌根生命活动在调控森林土壤生态过程和功能认知的复杂性和不确定性。
基于此，中国科学院成都生物研究所尹华军团队以ECM高度共生的西南山地典型针叶林---华山松（Pinus armandi）为研究对象，以ECM外延菌丝为切入点，以林下常见的两种ECM外延菌丝体（牛肝菌属，Boletus和红菇属，Russula）为研究载体，采用自制的分解袋原位模拟ECM菌丝分解，依托团队建立的模拟氮沉降（低氮：25 kg N /ha/yr；高氮：50 kg N /ha/yr）试验样地，量化和评估了氮添加下ECM菌丝残体分解介导的SOC含量及其物理组分（POC和MAOC）和分子组分（氨基糖）的变化，以深入揭示ECM菌丝残体分解在调控土壤碳源/汇功能变化中的关键作用；同时测定了土壤微生物活性和SOC的矿质保护作用，评价微生物源碳与土壤金属矿物之间的相互作用，进一步区分SOC对N添加响应的潜在调控机制。研究结果表明：（1）ECM菌丝残分解后在低氮和高氮处理下分别导致SOC比对照增加了0.6 ~ 1.9 mg/g和2.6 ~ 2.9 mg/g，主要归因于MAOC的显著积累（图1）；（2）氮添对ECM菌丝残分解产生的稳定有机碳积累的促进作用与较高的微生物源C贡献以及微生物残体与矿物表面之间较强的相互作用密切相关（图2）。上述研究结果强调了氮添加下ECM真菌分解及其介导的土壤微生物和非生物过程在调节SOC稳定和积累中的重要作用，丰富和提升了ECM菌根活动介导的森林土壤碳汇效应理论的科学认识。
图1氮添加对菌丝残体诱导的SOC，POC，MAOC的影响
图2 氮沉降下ECM菌丝残体分解如何通过影响土壤微生物和非生物过程调控SOC积累概念框架图
上述研究结果于2024年10月9日以“Nitrogen addition promotes the accumulation of mineral-stabilized soil organic carbon mediated by ectomycorrhizal fungal decomposition in a coniferous forest”为题，在线发表于国际土壤学期刊Plant and Soil上。论文第一作者为成都生物研究所已毕业博士生高文童，通讯作者为尹华军研究员和汪其同特别研究助理（现山东农业大学副教授）。本研究得到了国家自然科学基金项目、中国科学院“西部之光”交叉团队项目、西藏自治区科技计划项目和四川省科技计划项目的联合资助。
原文链接：https://doi.org/10.1007/s11104-024-07004-y
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