中国农业大学土地学院王祥教授团队在土壤有机碳研究中取得进展：揭示植物源碳在侵蚀坡地上的分解和形成土壤碳库过程

近日，土壤科学领域权威期刊《土壤生物和生物化学》（Soil Biology and Biochemistry）在线发表土地科学与技术学院王祥教授课题组的研究论文Erosion-Induced Soil Heterogeneity Determines the Fate of Plant Litter Carbon via Divergent Microbial Pathways。

该研究通过¹³C同位素示踪的方法，探索了同位素标记的秸秆和根茬在侵蚀坡地（未侵蚀的坡上、侵蚀的坡中和沉积区土壤）中分解及土壤碳库形成过程。研究表明，新鲜有机物输入对土壤有机碳的激发效应，不仅取决于凋落物的类型，更受到由侵蚀引发的土壤微生物群落空间异质性及其交互作用的深刻调控。秸秆在侵蚀区土壤中通过微生物活化作用引发了最大的激发效应（149%，而其他两种土壤仅为3%–36%）。残茬则在非侵蚀区土壤中通过共代谢作用引发了最强的激发效应（199%，其他两种土壤为36%–54%），主要由微生物上调编码残茬分解的基因驱动的共代谢作用。此外，尽管同一凋落物在不同坡位土壤中的碳稳定效率（新形成的矿物结合态有机碳与凋落物分解过程产生的碳排放的比值）一致，但秸秆的稳定效率比残茬高出96%。研究揭示了由侵蚀塑造的土壤异质性与凋落物的相互作用如何影响凋落物源碳转化为土壤有机碳。研究结果强调在侵蚀景观中须采取因地制宜的管理策略，以实现土壤碳的有效累积与固存。

在非侵蚀区土壤(a)、侵蚀区土壤(c)和沉积区土壤(e)中添加秸秆(Str)或残茬(Stu)后，培养期间的累积CO2排放量。非侵蚀区(b)、侵蚀区(d)和沉积区土壤(f)中由凋落物添加驱动的激发效应(priming effect, PE)。

(a)主成分分析揭示了凋落物对微生物基因的影响。(b) 编码植物源碳分解基因的响应比(RR)。(c) 添加跟茬土壤中，编码植物源碳分解基因的响应比与土壤相对激发效应(PE)之间的关系。

中国农业大学土地科学与技术学院博士研究生石佳为论文的第一作者，土地科学与技术学院王祥教授为论文的通讯作者。课题组霍纯朋和闫雨欣参与了研究工作。