华南植物园揭示全球变化下植物输入驱动球囊霉素介导的土壤碳固存

球囊霉素相关土壤蛋白作为丛枝菌根真菌分泌的关键代谢产物,被誉为维持土壤有机碳稳定的“超级胶水”。然而,在全球气候变化的大背景下,这一关键蛋白的动态响应尚未在全球尺度上进行量化。我们基于全球陆地生态系统529项研究的整合分析,系统评估了氮磷添加、气候变暖、二氧化碳浓度升高、干旱以及森林恢复等七大全球变化因子对球囊霉素相关土壤蛋白的影响。研究发现,生物与养分因子的作用远超气候因子。森林恢复对球囊霉素相关土壤蛋白的提升效果极为显著,使易提取球囊霉素相关土壤蛋白和总球囊霉素相关土壤蛋白分别大幅增长49%和65%。
此外,氮、磷及其共同添加通过缓解养分限制,刺激植物碳输入和真菌生长,使球囊霉素相关土壤蛋白含量提升了3.1% - 13.4%。出乎意料的是,二氧化碳浓度升高、增温和干旱对球囊霉素相关土壤蛋白库的影响在统计学上可忽略不计。
通过机器学习与结构方程模型的双重验证,植物碳输入和丛枝菌根真菌活性是调控球囊霉素相关土壤蛋白变化的核心因素。球囊霉素相关土壤蛋白的增加不仅直接为土壤有机碳库做出贡献,更通过胶结土壤颗粒、提高团聚体稳定性(平均重量直径增加),间接固定了更多的碳。
该研究证实,在全球环境变化的背景下,通过实施森林恢复和优化养分管理来强化“植物 - 菌根”相互作用,提高球囊霉素相关土壤蛋白产量,是提升土壤碳固存潜力的有效途径。
相关研究结果以“Global change reshapes glomalin-mediated soil carbon sequestration by influencing plant inputs”为题发表在国际生态专业期刊Functional Ecology(《功能生态学》)上。中国科学院华南植物园罗先真副研究员为论文第一作者,侯恩庆研究员为通讯作者。研究得到国家自然科学基金和广东省基础与应用基础研究基金的共同资助。

图. 全球变化因子对球囊霉素相关土壤蛋白的影响

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