土壤微生物通过调节碳利用效率(CUE)和氮利用效率(NUE)来适应自身生物量与资源之间化学计量比失衡,从而影响土壤碳氮循环过程。人为活性氮输入能够改变土壤资源化学计量特征,从而影响微生物CUE和NUE。不同土壤团聚体间资源环境条件存在巨大差异,栖息于其中的微生物可能形成不同的资源利用和环境适应策略。然而,目前仍不清楚不同团聚体中微生物如何调节CUE和NUE以适应氮输入增加。
中国科学院沈阳应用生态研究所沙地和退化草地近自然恢复与多功能提升创新组群依托额尔古纳森林草原过渡带生态系统研究站的氮化合物实验平台,系统分析了全土及不同粒级团聚体中微生物对氮添加的适应策略及其对微生物碳和氮利用效率的影响。研究发现,不同团聚体中的微生物群落在响应氮添加引起的资源化学计量比变化时采取不同的适应策略。大团聚体(>250 μm)中的微生物群落通过提高CUE和降低NUE应对碳限制,体现出其维持自身化学计量稳态的能力。微团聚体(<250 μm)中的微生物则表现出化学计量比非稳态,主要通过调整群落组成及将过量氮储存于生物量中来适应氮富集生境,但不改变其CUE和NUE。上述结果表明,团聚体尺度上的微生物适应策略(稳态或非稳态)在调控CUE和NUE方面发挥着关键作用。本研究加深了对草原生态系统氮沉降背景下微生物元素利用效率变化及调控机制的认识,并强调了从团聚体尺度解析微生物响应过程的重要性。
研究结果以“Aggregate-specific microbial adaptive strategies to nitrogen addition regulate carbon and nitrogen use efficiencies in a meadow steppe”为题发表于Catena期刊。中国科学院沈阳应用生态研究所助理研究员王志瑞和扬州大学博士后李天鹏为共同第一作者,沈阳应用生态研究所李慧研究员和河北大学姜勇教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(W2412054,32271655和32271677)的资助。
论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816226004686

氮添加对不同粒级团聚体中微生物碳氮利用效率影响及其调控机制示意图




