近日，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所科研人員聯(lián)合環(huán)境與植物保護(hù)研究所在橡膠林土壤碳礦化機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展，首次從微生物碳代謝策略/組成、基質(zhì)有效性等多重視角揭示了橡膠林林齡發(fā)育對土壤碳礦化的微生物機(jī)制。
橡膠林是重要的陸地碳匯，其碳吸收量大于熱帶落葉林、紅樹林。然而，熱帶雨林向橡膠林轉(zhuǎn)變通常也導(dǎo)致約50%的土壤碳礦化損失。土壤碳穩(wěn)定性隨著橡膠林林齡發(fā)育是否得到部分恢復(fù)、達(dá)到新的平衡尚不清楚，更不清楚其微生物機(jī)制，特別是基于微生物代謝和基質(zhì)有效性水平。
本研究以3種不同林齡的橡膠林（幼齡林、成熟林、老齡林）為研究對象，通過兩步酸水解法、磷脂脂肪酸技術(shù)、二維相關(guān)光譜-Biolog技術(shù)對土壤中碳氮庫組分、微生物群落組成、微生物碳代謝策略的解析，揭示林齡演替下的土壤碳礦化機(jī)制。研究結(jié)果證實(shí)，橡膠林從幼齡林演替為成熟林土壤碳礦化強(qiáng)度降低，而在隨后的老齡林中變化不大。結(jié)構(gòu)方程模型顯示，其原因?yàn)橥寥赖V化強(qiáng)度受土壤微生物組成和代謝策略的調(diào)控，部分受土壤碳氮庫的影響。具體來說，幼齡林具有豐富的異養(yǎng)類群(如放線菌)、最大的G(-)/G(+)比值和轉(zhuǎn)化酶活性，能優(yōu)先礦化土壤中生物有效性較高的碳水化合物。相反，盡管成熟林含有豐富的活性碳氮組分，但由于微生物群落更傾向于利用聚合態(tài)碳，土壤碳礦化強(qiáng)度下降。同時(shí)，成熟林中還含有豐富的與團(tuán)聚體形成有關(guān)的G(+)、真菌和叢枝菌根真菌，利于土壤碳的物理保護(hù)。從成熟林發(fā)育為老齡林后，土壤碳礦化強(qiáng)度基本不變，主要因?yàn)橥寥李B固性碳氮組分比例的增加，微生物更傾向優(yōu)先利用中等活性的胺態(tài)碳。隨機(jī)森林模型還表明，土壤pH、NH4-N和C/N也是影響土壤碳礦化的關(guān)鍵因素?？偠灾芯拷Y(jié)果豐富了橡膠林土壤碳循環(huán)理論，有助于橡膠林開發(fā)過程中碳的精確管理。
林齡演替下的橡膠林土壤碳礦化機(jī)制
相關(guān)研究成果以“Stand development reduces soil carbon mineralization in rubber plantations through regulating microbial metabolic strategy and substrate availability”為題發(fā)表于《Industrial Crops and Products》。中國熱科院橡膠研究所任常琦研究實(shí)習(xí)員為文章第一作者，環(huán)境與植物保護(hù)研究所吳東明副研究員和王進(jìn)闖研究員為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國熱科院國家熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)中心科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的資助，以及海南儋州熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站、海南儋州橡膠林土壤環(huán)境海南省野外科學(xué)觀測站、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱區(qū)綠色低碳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等平臺的支持。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669024009324
