近日，水土保持與荒漠化整治全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室安韶山研究員團(tuán)隊(duì)在土壤科學(xué)領(lǐng)域著名期刊Soil Biology and Biochemistry上發(fā)表題為“Arbuscular mycorrhizal fungi hyphal density rather than diversity stimulates microbial necromass accumulation after long-term Robinia pseudoacacia plantations”的研究論文。西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持科學(xué)與工程學(xué)院（水土保持研究所）劉春暉博士為論文第一作者，朱兆龍副研究員和安韶山研究員以及西北農(nóng)林科技大學(xué)草業(yè)與草原學(xué)院王寶榮助理研究員為共同通訊作者，水土保持與荒漠化整治全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位。

刺槐人工林與叢枝菌根（AM）真菌和根瘤菌的共生關(guān)系是防止土壤侵蝕、提高土壤肥力和促進(jìn)貧瘠系統(tǒng)固碳的有效策略。然而，AM真菌多樣性和菌絲密度對(duì)刺槐長期種植后微生物殘?bào)w和有機(jī)碳積累的影響尚不清楚。

假設(shè)造林后AM真菌多樣性和菌絲密度的增加通過促進(jìn)真菌和細(xì)菌殘?bào)w碳、球囊霉素（GRSP）和胞外聚合物（EPS）進(jìn)而有助于土壤有機(jī)碳的形成，且貢獻(xiàn)隨著林齡增加。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，我們測(cè)定了10、15、20、35和50年林齡的刺槐表土（0-20 cm）和表下層土壤（20-40 cm）的微生物殘?bào)w、有機(jī)碳、AM真菌多樣性和菌絲密度。結(jié)果表明，土壤有機(jī)碳積累主要發(fā)生在表土，且主要以礦質(zhì)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳（MAOC）的形式積累（圖1）。表層土壤微生物殘?bào)w碳、GRSP和EPS-多糖含量也隨林齡增加而增加，與MAOC密切相關(guān)。這強(qiáng)調(diào)了長期刺槐人工林主要有助于表層土壤碳的積累，可能是由于GRSP和EPS-多糖膠結(jié)土壤顆粒有助于保護(hù)微生物殘?bào)w碳。盡管表土AM真菌多樣性隨著林齡的增加而減少，但菌絲密度隨著刺槐根系生物量的增加而增加（圖2）。菌絲密度的增加促進(jìn)了真菌殘?bào)w碳和EPS的形成（圖3），從而促進(jìn)了MAOC和SOC的積累。表下層土壤有機(jī)碳和微生物殘?bào)w碳含量隨林齡的增加無顯著變化甚至降低。總的來說，本研究表明刺槐人工林種植后土壤微生物殘?bào)w和有機(jī)碳積累發(fā)生在表土，AM真菌菌絲密度和相關(guān)分泌物而不是AM真菌多樣性為其積累關(guān)鍵的預(yù)測(cè)因子（圖4）。

圖1?土壤有機(jī)碳（SOC）、礦質(zhì)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳（MAOC）、顆粒態(tài)有機(jī)碳（POC）和微生物殘?bào)w含量隨林齡的變化

圖2 叢枝菌根真菌多樣性和菌絲密度隨林齡的變化（a-c）；根系生物量（RB）與菌絲密度的線性回歸（d）；菌絲密度與微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN）的線性回歸（e, f）

圖3?叢枝菌根真菌預(yù)測(cè)因子對(duì)微生物殘?bào)w的相對(duì)重要性（a）；叢枝菌根真菌香農(nóng)指數(shù)（b）和菌絲密度（c）與微生物殘?bào)w的線性回歸

圖4 刺槐人工林種植后叢枝菌根真菌介導(dǎo)微生物殘?bào)w和有機(jī)碳形成的概念圖

該研究工作得到了中國博士后科學(xué)基金（2023M732879）、國家自然科學(xué)基金（42307440、42077072）項(xiàng)目、陜西省博士后特別資助項(xiàng)目（2023BSHTBZZ27）以及國家資助博士后研究人員計(jì)劃（GZC20232153）的聯(lián)合資助。

https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.109817

來源：西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所