长期植被恢复促进人工林中木质素酚的保存和微生物的合成代谢：对土壤有机碳动态的影响
土壤木质素酚【摘要】 这些结果证明，长期植被恢复通过促进植物衍生木质素酚的保存和伴随的微生物合成代谢，增强了刺槐森林的 SOC 封存。
植被恢复通过植物和微生物残留物的积累促进土壤有机碳 (C; SOC) 的封存，但这一微生物介导过程的潜在机制尚未得到很好的解决。为了描述恢复森林生态系统中植物和微生物来源的碳的动态，从退化麦田上建立的不同林龄 (15、25、35、45 年) 的刺槐人工林采集土壤样品。
结果表明，木质素酚的氧化程度随林龄的增加而降低 (P < 0.05)，并且检测到的半纤维素降解基因的相对丰度高于其他功能基因类别，表明对难降解木质素酚的选择性保存。尽管葡萄糖胺 (R2 = 0.61, P < 0.001) 和胞壁酸 (R2 = 0.37, P < 0.001) 含量随时间呈上升趋势，但真菌残留碳在 SOC 中所占比例高于细菌残留碳。
因此，真菌残留碳对植被恢复的响应模式与总微生物残留碳相似，被认为是 SOC 库的主要贡献者。这些结果证明，长期植被恢复通过促进植物衍生木质素酚的保存和伴随的微生物合成代谢，增强了刺槐森林的 SOC 封存。偏最小二乘判别分析确定了真菌网络中两个重要的生态簇（即模块），它们对木质素酚氧化（P < 0.05）和微生物残留碳积累（P < 0.01）有重大影响。
在微生物网络中的优势类群中，细菌门变形菌门和酸杆菌门具有降解难降解碳化合物（例如纤维素、木质素）的潜力，而真菌门子囊菌门则能够胜过不稳定的碳组分（例如溶解的有机碳）。本研究的结果有助于从机制上理解恢复后的森林生态系统中微生物周转驱动的 SOC 稳定性。
图 1. 不同林龄刺槐人工林土壤木质素酚的动态变化。（A、B）香兰基（V）和紫丁香基（S）型单体中酸醛比（Ac/Al）表示木质素酚的氧化程度。（C）土壤有机碳（SOC）中木质素衍生碳（CVSC）的相对含量。误差线表示平均值±标准差。误差线上方的不同小写字母表示各组间存在显著差异（P < 0.05）。（D–F）(Ac/Al)V、(Ac/Al)S 和 CVSC 与 SOC 含量的变化。对照：农田；Y15 至 Y45，15 至 45 年林分。【1】
研究描述了在退化农田上建立的刺槐人工林土壤中的不同生物标志物、碳降解功能基因和总微生物群落。研究结果强调了长期植被恢复条件下植物衍生的木质素酚和微生物残留物对 SOC 封存的贡献。
有力证据表明，森林土壤中难降解的木质素酚具有选择性保存作用，并且随着林龄的增加而得到促进。由于参与难降解碳降解的微生物功能基因的相对丰度低于不稳定的碳降解基因，因此氧化作用降低导致的木质素酚的保存与微生物代谢的 SOC 分解性有关。
特别是，植被恢复有利于真菌残留物的积累，从而提高了 SOC 库中微生物衍生成分的稳定性。本研究的结果强调，植物和微生物衍生的碳在 SOC 中的积累与恢复后的森林生态系统中土壤微生物群落结构和功能的分化密切相关。
[1]Li J, Dong L, Fan M, et al. Long-term vegetation restoration promotes lignin phenol preservation and microbial anabolism in forest plantations: Implications for soil organic carbon dynamics[J]. Science of The Total Environment, 2024, 928: 172635.
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