土壤学报

作者：胡耀华，蔡元锋，曹伟伟，贾仲君

单位：胡耀华，土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 211135;中国科学院大学, 北京 100049；,蔡元锋，土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 211135；,曹伟伟，土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 211135;中国科学院大学, 北京 100049；,贾仲君，土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 211135；jia@issas.ac.cn,

关键词：微生物源有机碳合成;有机碳转化;碳氮输入;微生物群落变化

基金：中国科学院战略性先导科技专项（XDA28020203）、国家自然科学基金项目（32160750，92251305）资助

剖面是研究土壤发生发育的模式体系，然而，剖面微生物的群落生理代谢及其碳固持潜力尚不清楚。针对典型黑土表层（0～10 cm）、中层（30～40 cm）和深层（90～100 cm），利用13C标记葡萄糖与硝酸铵培养土壤，研究微生物生长繁殖合成的难溶解性有机碳（13C-SOC）、异化代谢产生的13C-CO2、激发效应、13C-碳利用效率及其氮素约束特征。结果表明：与对照水处理相比，外源13C-葡萄糖添加后，表层和中层土壤微生物数量增幅约为85.0%，深层增幅为184.9%；土壤呼吸强度增幅由低到高依次为表层（3.2倍）、中层（11.3倍）、深层（14.5倍）；相对激发效应分别为43.5%、150.5%、267.0%；碳利用效率分别为34.9%、37.3%和32.9%，大约44%～50%的葡萄糖被异化代谢为13CO2。同时，微生物利用葡萄糖合成的难溶解性细胞生物质13C-SOC分别为（111.6±11.7）mg·kg–1（表层）、（119.5±13.4）mg·kg–1（中层）、（105.2±21.6）mg·kg–1（深层），但其占土壤有机碳总量的比例为：0.98%（表层）、1.70%（中层）、4.76%（深层）。氮素添加后13C-SOC呈增加趋势但未有统计差异性，且显著抑制了土壤相对激发效应。高通量测序发现，无论何种碳氮处理，表层、中层和深层土壤微生物群落分别独立聚类；葡萄糖添加条件下，表层土壤微球菌科显著增加，可能是难溶解性微生物源有机碳的主要贡献者，而类诺卡氏菌属则是中层和深层土壤微生物源有机碳的主要贡献者。尽管深层土壤微生物多样性和数量均较低，但可利用外源易利用碳快速繁殖并产生难溶解新碳，其输入总量与表层土壤几乎一致。黑土剖面土壤微生物群落差异显著但功能可塑性较强，维系了土壤生态系统稳定性。

来源：2025年第4期

《土壤学报》期刊编辑部

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