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自上世纪以来，人工林的迅速发展，为人类社会应对全球气候变化及提供多种综合生态系统服务功能发挥了极其重要作用。但是，人工林土壤有机碳的积累过程及其碳汇形成机制目前还不清楚，限制了我们对人工林在全球碳循环中作用的理解，也因此成为生态学研究领域的难点问题之一。土壤微生物残留物作为陆地生态系统稳定土壤有机碳库的重要组成部分，其是否会随着人工林的发育和自然演化而增加，是深入揭示人工土壤有机碳积累机制的关键。
基于此，南京林业大学生态与环境学院阮宏华教授课题组选择6年～45年的水杉人工林作为系统模型，将微生物残留物划分为微生物胞外残留物和胞内残留物。以胞外聚合物（Extracellular polymeric substance, EPS）作为胞外残留物的代表，以氨基糖为生物标识物衡量胞内残留物，研究了人工林生态系统自然演化过程中两种土壤微生物残留物的变化及其对土壤有机碳库的贡献，并探究了潜在的影响机制。结果表明：人工林的长期发育促进了土壤微生物残留物的线性积累，增加了其对土壤有机碳的贡献。其中，EPS-多糖增加了126.5%；总胞内残留物碳、真菌残留物碳和细菌残留物碳分别增加了73.4%、77.2%和54.3%。EPS-多糖和总胞内残留物碳对土壤有机碳的贡献分别增加了66.1%和32.1%。微生物胞外残留物和胞内残留物的主要驱动因子不同。细根生物量是胞外残留物的主要驱动因子，土壤氮和有机碳含量是胞内残留物的主要驱动因子。（延伸阅读：GCB | 南京林大阮宏华团队揭示干旱对杨树人工林土壤微生物残留物碳的影响；SBB | 南京林大与晓庄学院团队揭示氮沉降和干旱背景下土壤动物对土壤温室气体排放的调控作用；南林阮宏华教授团队在全球变化对陆地生态系统影响领域取得一系列进展）
研究揭示了微生物胞外残留物和胞内残留物随人工林林分长期发育而持续积累的证据。EPS-多糖及胞内残留物碳对土壤有机碳的贡献随林龄增加而增加，这表明允许人工林长期发育、延长轮伐期能促进土壤有机碳的固存和稳定，这对在全球气候变化条件下建立人工林土壤稳定碳库具有重要意义。该项成果表明了将微生物胞外和胞内残留物纳入土壤碳模型对预测全球气候变化的必要性，研究结果为人工林土壤有机碳积累及其碳汇形成机制提供了新的理论认识。
该项成果以"Accumulation of soil microbial extracellular and cellular residues during forest rewilding: Implications for soil carbon stabilization in older plantations"为题，在线发表在农林科学领域Top期刊Soil Biology and Biochemistry (1区，IF = 9.7，土壤科学排名第一)。南京林业大学为第一完成单位，生态学博士生石珂为第一作者，阮宏华教授为通讯作者。本项研究合作作者有美国Puerto Rico大学邹晓明教授、加拿大Lakehead大学陈汉教授、西班牙国家研究委员会塞维利亚自然资源和农业生物学研究所Manuel Delgado-Baquerizo教授、生态学科博士生廖家辉、任婷婷、硕士生颜铮明。该研究得到国家重点研发计划项目-碳中和背景下森林碳汇形成及经营响应机理（No：2021YFD22004）、国家自然科学基金（No：32071594）、江苏省林业"揭榜挂帅"项目(LYKJ[2022]01资助。
原文链接 ↓
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109250
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