外生菌根树种优势度增加提升亚热带山地森林土壤木质素酚含量但抑制微生物残体对土壤有机碳的贡献

本研究针对亚热带森林中菌根类型如何影响土壤有机碳(SOC)组分这一关键科学问题，通过建立35个样地梯度，系统分析了外生菌根(ECM)树种优势度对植物源(木质素酚)和微生物源(氨基糖)碳库的调控机制。研究发现ECM%升高通过增加凋落物和细根输入促进植物源碳积累，但会因降低微生物代谢效率和加速残体降解而抑制微生物源碳贡献。该研究为理解菌根介导的SOC形成路径提供了新见解，对预测全球变化下森林碳汇功能具有重要意义。

　　

在应对气候变化的全球背景下，森林土壤作为陆地生态系统最大的活性碳库，其固碳机制研究备受关注。然而，关于不同菌根类型树木如何通过"植物-微生物"互作路径影响土壤有机碳(SOC)组成，特别是在生物多样性丰富的亚热带森林中，仍存在显著认知空白。传统观点认为外生菌根(ECM)树种通过产生难降解凋落物能促进碳积累，但最新研究显示丛枝菌根(AM)系统可能通过微生物途径更高效固碳，这种矛盾亟待在亚热带生态系统中验证。

湖南洞庭湖湿地生态系统国家野外科学观测研究站的研究团队在湖南八大公山国家级自然保护区开展了一项创新性研究。通过建立ECM树种优势度(ECM%)梯度样地，结合生物标志物分析和多维度环境因子测定，揭示了菌根类型调控SOC组分的新机制。该研究发表在国际知名期刊《Geodesy and Geodynamics》上，为理解森林碳汇功能提供了重要理论依据。

研究团队采用群落加权平均法评估凋落物质量，运用铜氧化物解法测定木质素酚，通过酸水解法量化氨基糖，并结合磷脂脂肪酸(PLFA)分析和宏基因组测序等技术，系统解析了植物与微生物源碳的贡献规律。通过构建偏最小二乘路径模型(PLS-PM)，阐明了多因素互作对SOC组分的调控网络。

SOC及其组分沿菌根梯度的变化
研究发现SOC含量在ECM%梯度上保持稳定，但组成发生显著改变。木质素酚(以香草醛类为主)贡献随ECM%增加而提升，而氨基糖(以葡萄糖胺为主)占比则显著降低。这种"此消彼长"的格局解释了为何总SOC未随ECM%变化。

植物、土壤和微生物特性变化
ECM%升高伴随凋落物C:N比增加和细根生物量提升，但导致土壤pH和无机氮含量降低。值得注意的是，虽然微生物总量保持稳定，但代谢熵(qCO₂)和N获取酶(NAG、LAP)活性显著增强，暗示微生物能量分配策略改变。

控制因素解析
木质素酚积累主要受三重调控：植物输入量增加(直接效应0.35)、凋落物质量降低(直接效应0.31)，以及过氧化物酶活性ECM真菌的抑制作用。而氨基糖减少则源于微生物代谢效率下降(总效应-0.36)和胞外酶驱动的残体降解加速(总效应-0.31)。

讨论与结论
这项研究构建了菌根类型调控SOC组分的概念模型：ECM系统通过"量多质劣"的植物残体输入促进木质素积累，但会因氮限制引发微生物"节能模式"，导致残体产量减少而分解加速。特别值得注意的是，AM系统虽然植物源碳积累较少，但其微生物源碳(氨基糖)具有更高的矿物结合稳定性，可能更有利于长期固碳。

该研究突破了传统仅关注SOC总量的局限，首次在亚热带森林中揭示了菌根类型通过分流"植物-微生物"碳路径来调控SOC稳定性的机制。这些发现为预测全球变化下树种组成改变对碳循环的影响提供了新视角，对指导森林碳汇管理具有重要实践价值。未来研究需在不同气候带验证这一机制，并深入探究矿物保护等关键过程的调控作用。