模拟干旱对菌根介导下暖温带锐齿栎林土壤酶活性和土壤有机碳组分的影响
李文竹, 栾军伟, 邸雅平, 王一, 陈志成, 聂秀青, 刘世荣
植物生态学报. 2026, 50(菌根生态学):
0.
doi: 10.17521/cjpe.2025.0037
摘要
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多维度评价
干旱是全球范围内森林生态系统面临的主要胁迫之一,直接影响植物生长和土壤微生物活性,并间接改变土壤碳循环过程。温带森林在全球碳储存和气候调节中发挥了重要作用,但针对其土壤碳动态在干旱胁迫下的响应机制研究仍显不足,尤其对菌根介导的土壤碳过程缺乏理解。本研究利用河南宝天曼长期模拟干旱实验平台结合不同孔径微宇宙(0.001 mm, 0.053 mm, 1.45 mm)原位培养实验,探讨了暖温带锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrat)林土壤中细根、菌根真菌与非共生微生物(free-living microorganisms)在干旱胁迫下分别对碳循环相关的土壤酶活性和颗粒有机碳(POC, particulate organic carbon)及矿物结合有机碳(MAOC, mineral associated organic carbon)这两种有机碳组分的影响。结果显示,植物通过增加地下碳分配来应对水分胁迫,细根与菌根真菌分泌物为水解酶活性增强提供了关键碳源支持。与此不同,氧化酶活性主要受水分和pH调控。过氧化物酶(PER, peroxidase)活性在干旱处理中显著下降,其通过抑制复杂化合物的分解促进了0.001 mm, 0.053 mm微宇宙中POC的积累。此外,细根与菌根真菌的碳输入也对POC的形成有显著作用。相比生物组分的影响,MAOC更多受干旱条件下微生物代谢活动和土壤环境变化的影响。本研究首次阐明了暖温带锐齿栎林中细根、菌根真菌及非共生微生物在干旱胁迫下的功能分化及其协同作用。研究结果表明,干旱通过改变生物组分间的交互机制,调控酶活性及碳组分的动态,显著影响土壤碳库的稳定性。这些发现为预测气候变化下森林土壤碳循环提供了新的理论依据,同时为土壤管理和碳库优化提供了科学支撑。