土壤有机质由一系列来源不同、稳定性各异的碳组分构成。其中，矿物结合态有机质（mineral-associated organic matter, MAOM）由于受到矿物保护的作用，不易被微生物利用，是土壤中更稳定的碳组分。因此，阐明MAOM的形成机制及其对温度升高的响应对于准确预测全球变暖背景下土壤有机碳动态并制定土壤固碳增汇方案至关重要。然而，以往研究主要关注植物碳输入对MAOM形成效率的影响，尚不清楚微生物和矿物属性如何调控区域尺度MAOM的形成及其对温度升高的响应。
为回答上述科学问题，中国科学院植物研究所杨元合研究组以青藏高原高寒草地为研究对象，结合野外大尺度采样和室内13C同位素标记培养实验（15oC和25oC），解析了区域尺度MAOM形成效率的主要驱动因素及其对温度升高的响应规律。研究人员发现，MAOM形成效率随铁氧化物的含量和活性的增加而增加，但随γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）和放线菌纲（Actinobacteria）等微生物类群相对丰度的增加而降低。进一步分析发现，温度升高会通过减少铁氧化物含量和活性以及微生物对13C-底物的同化来降低MAOM形成效率。其中，矿物保护作用的减弱是导致MAOM形成效率在升温后显著降低的主要原因。上述结果提供了矿物和微生物驱动MAOM形成的区域尺度实验证据，促进了学术界对土壤碳形成及其对增温的响应机制的认识。
该研究成果于12月19日在线发表于国际学术期刊Global Change Biology。中科院植物所已毕业硕士研究生赵佳宁和博士研究生冯雪徽为论文共同第一作者，陈蕾伊研究员为通讯作者。植物所杨元合研究员、贺美助理研究员等参与了上述工作。该研究得到中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划、国家自然科学基金等项目的资助。
矿物结合态有机碳形成效率的关键影响因素及其对增温的响应机制
文章链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/gcb.70004
来源：中科院植物所