SBB | 外生菌根是否在北方森林土壤有机质形成过程中起普遍的关键作用？

要点

•有研究提出外生菌根真菌是土壤有机质形成的关键因素。

•本研究证明这可能在贫瘠的北方土壤中发生。

•土壤有机质的最大积累过程发生在外生菌根真菌丰度低的富氮土壤中。

     森林土壤有机质是碳和氮动态存储的重要体现，相关过程会释放植物可利用氮及温室气体CO₂和N₂O。与早期形成的稳定土壤氮、碳库（老碳/氮）相比，我们对植物凋落物早期的分解过程了解更多，传统理论也认为难分解植物组分的选择性保存对土壤有机质稳定性至关重要。最新研究表明所有植物来源的有机质都会逐渐降解，而那些保存较久的老有机质主要由微生物来源的化合物组成。据此，有研究提出在北方森林中，与树木共生的外生菌根真菌积极参与了难降解有机质的形成。

     我们沿北方森林土壤氮梯度选取mor层土壤（编者注：strongly compacted humus layer，即在凋落物层之下的致密腐殖质层，富含真菌）来研究其有机质特征，该梯度在化学和生物学特征上具有较大变异，尤其是随着土壤氮供给增加，外生菌根真菌的生物量下降。

通过固态¹³C和¹⁵N核磁共振（NMR）光谱，我们研究碳水化合物，木质素，芳香族碳和含N化合物的规律性变化。这些组分的变化与全土和有机质提取物中稳定同位素¹³C和¹⁵N自然丰度的变化相一致。¹⁴C定年结果表明在贫氮—富氮梯度两端的Mor层底层土壤对应的有机碳年龄分别为15年和70年。

平均而言，δ¹³C丰度随土壤深度（以及年龄）的增加而增加，一半可归因于土壤学过程，另一半则是由于输入的植物碳同位素组成的变化。碳水化合物（O-烷基碳）随着土壤深度增加而减少，这支持了经典的假设，即随着土壤深度和年龄的增加，易分解底物对微生物的可利用性下降。然而，我们发现δ¹³C丰度随深度增加而增加，却与选择性保存难分解植物组分（如木质素）的想法背道而驰。

此外，从贫氮到富氮梯度，植物凋落物与mor层底部土壤（H层）中¹⁵N丰度的差异与外生菌根真菌生物量表现出一致的下降趋势。外生菌根真菌生物量的变化表明，当土壤氮供应增加时，外生菌根真菌作为氮汇的作用减弱，因此它们在有机质稳定中的潜在作用也会减弱。在细菌比真菌更起决定性作用的富氮端，除外生菌根真菌外的其他微生物群落则必然参与到了H层有机质的大量累积和慢速周转过程。

论文链接

https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.107635