沙漠植物中光合碳的长期命运：由微生物残体驱动的土壤碳稳定途径

《New Phytologist》：Long-term fate of photosynthetic carbon in desert plants: microbial necromass-driven pathways for soil carbon stabilization

　　植物光合碳在沙漠生态系统中的分配机制研究。采用13CO2脉冲标记法追踪阿尔寒草（Alhagi sparsifolia）碳动态，发现光合碳通过地下系统向0-200cm土层转移，其中微生物残体（含氨基糖）对深层（100-200cm）SOC贡献率达12-30%，显著高于植物残体（ lignin phenols）的0.2-1.1%。研究揭示了沙漠生态系统中微生物主导深层碳封存的独特机制。

　　

摘要

• 作为陆地碳（C）循环的核心组成部分，植物通过光合作用吸收的碳（光合碳）调节着土壤有机碳（SOC）的储存。然而，在沙漠生态系统中，光合碳在不同土壤层中的分配模式仍不清楚。
• 通过对关键沙漠物种Alhagi sparsifolia进行原位田间¹³CO₂脉冲标记实验，我们追踪了360天内的光合碳动态。这包括光合碳从地上系统向地下系统（0–30、30–60、60–100和100–200厘米深度）的垂直转移，以及随后在SOC、土壤微生物生物量（磷脂脂肪酸）、微生物死亡物质（氨基糖）和植物残体（木质素酚类）中的分配。
• 标记后随着时间的推移，植物中的¹³C逐渐从地上部分转移到地下部分。尽管植物残体中的¹³C在土壤中逐渐积累，但其对SOC的贡献仅为0.2–1.1%，低于微生物死亡物质（12–30%）。在0–100厘米的土壤层中，微生物死亡物质中的¹³C及其对SOC的贡献最初有所增加，随后趋于稳定；而在100–200厘米深度，这一贡献持续增加。微生物死亡物质中的¹³C动态与SOC之间的关联更为紧密。
• 在沙漠生态系统中，微生物是深层SOC积累的主要贡献者，这一作用比在表层更为显著。

数据可用性

支持本研究发现的植物和土壤数据全部包含在支持信息中。详细的土壤基础数据见表S1，植物数据见表S2，土壤氨基糖数据见表S3，土壤木质素数据见表S4，土壤磷脂脂肪酸数据见表S5。