《Applied Soil Ecology》：Temperature and salinity determine soil microbial carbon use efficiency in
Phragmites australis marshes across five estuaries in China
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微生物碳利用效率（CUE）受土壤碳供应和磷限制主导，温度升高和盐度增加显著抑制CUE及酶活性，但间接效应（通过土壤性质和营养限制）强于直接效应。研究在五个中国河口潮汐湿地进行，发现CUE随纬度升高（温度升高）呈下降趋势，而高盐度区CUE随盐度增加先降后升，中盐区CUE显著高于高盐区。
Fengjiao Zhang|Na Liu|Min Luo|Pengfei Zhan|Kam W. Tang|Chuan Tong
福建师范大学地理科学学院，福州，350117，中国
摘要
微生物碳利用效率（CUE）调节土壤碳周转；其对变暖和盐水入侵共同压力的响应将决定湿地的碳储存能力。我们从中国五个主要河口的Phragmites australis沼泽中收集了表层土壤样本，这些河口横跨18°的纬度范围。采样点包括中等盐度（4.7–8.6 ppt）和高盐度（11.0–14.8 ppt）区域。通过细胞外酶化学计量模型估算的微生物CUE范围为0.11至0.33，主要受土壤碳供应和磷限制的影响。温度和盐度均显著影响细胞外酶活性和微生物CUE。在纬度梯度上，微生物CUE与年平均温度呈显著负相关，同时温度升高会抑制酶活性；而在高盐度范围内，微生物CUE随盐度增加而增加。中等盐度区域的微生物CUE显著高于高盐度区域。结构方程模型显示，温度和盐度通过土壤性质及微生物营养限制的间接作用比其直接作用更为显著。这些发现有助于我们更好地预测全球变化对盐沼土壤CUE的影响，以及由此对碳汇的影响。
引言
沿海湿地是地球上碳含量最丰富的生态系统之一（Osland等人，2018年），以每年0.07–0.20 Pg C的速度积累有机碳，占海洋沉积物中碳埋藏量的50%（Duarte等人，2013年；Hopkinson等人，2012年）。沿海湿地位于陆地和海洋的交界处，受到潮汐和河流流量的强烈影响，从而形成从淡水到多盐水的盐度梯度（Yuan等人，2011年；Osland等人，2016年；Grenfell等人，2016年）。这些潮汐生态系统对气候变化非常敏感（Davidson，2014年；Murray等人，2022年；Saintilan等人，2022年）。海平面上升导致的盐水入侵可能对这些生态系统造成压力，并削弱其土壤碳封存能力（Saintilan等人，2022年）。
微生物碳利用效率（CUE）可用于评估微生物基于微生物生长和碳吸收平衡的碳封存能力（Hu等人，2024年）。多种环境因素（包括温度）会影响微生物CUE（Schroeder等人，2022年；Zheng等人，2019年），但其影响可能复杂且具有反直觉性（Allison，2025年）。短期升温通常对微生物CUE没有显著影响（Zhang等人，2023年），而长期升温则会加剧碳限制，减少微生物生长和CUE（Li等人，2024a）。当土壤温度超过15°C时（Ning等人，2025年），微生物呼吸作用可能会急剧下降，导致CUE进一步降低。微生物CUE对温度的敏感性还取决于底物质量（Frey等人，2013年）。此外，土壤pH值和湿度通过改变微生物群落中真菌和细菌的相对丰度间接影响微生物CUE（Domeignoz-Horta等人，2020年）。
盐度是河口中的关键环境变量，但很少有研究探讨盐度变化如何影响潮汐盐沼中的土壤微生物CUE。Dong等人（2022年）在河口盐度梯度（0.14–13.65 dS m?1）上研究发现，潮汐沼泽微生物CUE对盐度增加呈双相响应：当电导率（EC）超过2 dS m?1时，CUE随EC升高而下降；而低于此阈值时，CUE随盐度增加而升高。Zhai等人（2022年）观察到，在闽江河口，盐度从0.1增加到2.1 ppt时，微生物CUE从0.38下降到0.33。最近，Zhao等人（2024年）对不同电导率（6.8、10.7、11.9和14.7 mS cm?1）的红树林土壤进行了采样，发现电导率为11.9 mS cm?1
环境因素通常相互作用，塑造生态系统的结构、过程和功能（Yue等人，2017年）。为了研究温度和盐度如何共同调节大范围空间尺度上潮汐沼泽中的微生物CUE，我们从中国沿海五个主要河口的Phragmites australis沼泽中采集了表层土壤样本，这些河口横跨近18°的纬度范围和明显的年平均温度（MAT）梯度，从辽河河口的约10.1°C到珠江河口的约23.0°C（表1）。采样点被分为中等盐度（4.7 ppt < 盐度 < 8.6 ppt）和高盐度（11.0 ppt < 盐度 < 14.8 ppt）区域。我们使用细胞外酶化学计量（EES）模型估算了每个沼泽土壤样本中的微生物CUE，并随后评估了环境温度和盐度对CUE及其调节机制的影响，包括潜在的代谢限制。我们假设沿纬度梯度的温度和盐度增加会共同抑制潮汐沼泽土壤中的微生物CUE。我们的发现将有助于我们更好地理解全球变暖和海平面上升如何相互作用影响沿海湿地的微生物碳利用，并为这些关键生态系统的碳管理提供依据。
部分摘录
区域背景
2021年夏季，我们从中国五个主要河口的P. australis沼泽中收集了表层（0–10 cm）土壤样本，这些河口涵盖了中等盐度（4.7 ppt < 盐度 < 8.6 ppt）和高盐度（11.0 ppt < 盐度 < 14.8 ppt）区域（图1）。在每个沼泽中，随机选择了三个空间分离的样地，并从每个样地随机采集了三个直径为10 cm的土壤芯，将其合并成一个复合样本并带回实验室。
细胞外酶活性和微生物营养限制
除了黄河河口外，中等盐度P. australis盐沼中的土壤具有显著更高的C、N和P吸收酶活性（P < 0.05；表1），表明高盐度对酶表达有抑制作用。中等盐度沼泽土壤中C、N和P吸收酶的平均活性分别为50.36 ± 7.77、26.54 ± 4.42和108.34 ± 16.47 nmol g?1 h?1。在高盐度沼泽土壤中，这些活性下降到33.96 ± 6.23
不同盐度下沼泽土壤中的细胞外酶活性
在高盐度条件下，C、N和P吸收酶的活性始终低于中等盐度条件（表1）。酶的合成需要充足的有机底物（Bhattacharyya等人，2021年；Geisseler等人，2010年）。在本研究中，酶活性与土壤PC1、MBC和MBN呈正相关（图4），并且碳限制（VL）对P吸收酶（ACP）活性有显著的负直接影响（图7a）。这些发现
结论
在这项研究中，我们量化了中国五个主要河口P. australis沼泽中的土壤EEA和微生物CUE，并评估了它们对温度和盐度梯度的响应。EEA对温度升高表现出正反馈，但受到盐度升高的逐渐抑制。温度和盐度通过多种相互作用途径影响微生物CUE。在不同地点，CUE在较温暖的气候条件下倾向于较低，这表明
CRediT作者贡献声明
Fengjiao Zhang：撰写——初稿，正式分析。Na Liu：方法论，调查，数据管理。Min Luo：撰写——审稿与编辑，方法论，调查，概念化。Pengfei Zhan：调查，数据管理。Kam W. Tang：撰写——审稿与编辑。Chuan Tong：撰写——审稿与编辑。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了中央专项财政支持项目（项目编号：[350182]FJYHZB[GK]2024001）、国家自然科学基金（编号：42177213和41877335）以及国家重点研发计划（编号：2022YFC3105401）的资助。
