第七届青年地学论坛

农业生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，其土壤（0-1 m）有机碳储量约为128 Pg碳，占陆地有机碳储量的8%。团聚体作为土壤结构的基本单元，是有机碳贮存的重要场所，是微生物活动热区。各粒径团聚体给胞外酶与微生物提供了分层的生境，其分解转化作用会引起团聚体有机碳分布差异。因此，研究各粒径团聚体有机碳分布及其微生物作用机制有利于完善有机碳稳定性机制和制定可持续农业管理计划。本文以我国南方红壤低山丘陵区新建、7年、20年和40年果园为研究对象，明确了不同年限果园中各粒径土壤团聚体有机碳、胞外酶活性、微生物多样性、微生物群落组成的分布特征，揭示土壤微生物介导的团聚体有机碳固持机制。结果表明，不同年限果园中，大团聚体（> 0.25 mm）有机碳含量高于微团聚体（0.053-0.25 mm）和粉黏粒级团聚体（< 0.053mm）有机碳含量约48.83%和25.68%。随着果园年限增加，大团聚体占比显著增加，微团聚体和粉黏粒级团聚体占比均显著降低，导致大团聚体有机碳储量和贡献率均高于其他粒径团聚体。这说明果园管理下大团聚体在有机碳积累中起重要作用。团聚体微生物生物量碳和胞外酶活性随着果园年限增加而增加。不同年限果园中大团聚体微生物生物量碳含量均高于其他粒径团聚体约40.26%和14.88%。α、β-葡萄糖苷酶和蔗糖酶活性随着粒径降低而增加。新建和7年果园中α、β-葡萄糖苷酶和蔗糖酶活性贡献率随团聚体粒径的降低而增加，而20年和40年果园中酶活性贡献率随团聚体粒径的降低而降低。这说明随着果园年限的增加，大团聚体中有机碳更易受胞外酶利用。细菌、真菌多样性随着团聚体粒径增加而降低。主坐标分析表明，果园间各粒径团聚体之间细菌、真菌群落组成具有显著差异。不同年限果园中，随着团聚体粒径增大，绿弯菌门细菌相对丰度升高，放线菌门、变形菌门和酸杆菌门细菌相对丰度降低。40年果园中，随着团聚体粒径的增加，子囊菌门真菌相对丰度降低，担子菌门真菌相对丰度增加。子囊菌门真菌相对丰度增加有助于形成菌根，形成大团聚体形成，促进有机碳累积。虽然长期果园管理促进各粒径团聚体胞外酶活性和微生物生物量的增加，加快各粒径团聚体有机碳分解，但团聚体有机碳含量与储量均有增加，而且，比其他粒级团聚体相比，大团聚体能积累更多土壤有机碳。冗余分析表明，2-5 mm和< 0.053 mm团聚体占比分别与土壤有机碳含量和储量显著正相关和显著负相关，这说明这两个团聚体粒径占比可以有效得作为土壤有机碳封存潜力的指标。

 

果园、团聚体、有机碳、胞外酶、微生物