SBB综述|土壤微生物生物量和碳分解酶活性对降水变化的差异响应

点击上方“生态学者”一键关注

  Introduction  

气候变化引起的降水变化将影响陆地生态系统的植物生长和生物地球化学循环等生态系统过程。有机碳的浓度主要受植物碳输入和损失之间的平衡控制，而降水操纵实验中的这种复杂联系在很大程度上受到微生物酶活性的影响。微生物对有机碳的分解主要是通过产生降解碳的胞外酶(EEAs)来实现。微生物酶被认为是有机碳分解的最直接因素和限速步骤。此外，微生物活性和微生物胞外酶活性(EEAs)对温度和湿度的变化很敏感，因为由于干燥土壤孔隙连通性减弱，微生物迁移到可用基质的能力受到限制。所以深入了解微生物活动和不同类型碳降解EEAs对模拟降水机制的响应，对于阐明土壤碳动态的潜在机制至关重要。

  Methods  

作者共收集包含土壤微生物生物量123项研究，土壤碳降解酶活性47项研究，均位于北半球。

  Results  

降水变化对地下碳有显著影响。降水增加显著提高了土壤有机碳( 3.03%)、DOC (13.44%)、土壤呼吸(16.68%)和微生物呼吸(47.55%)。

降水变化对土壤微生物量有显著影响。降水减少导致土壤微生物量显著减少11.61%，降水增加显著增加土壤微生物量16.18%。

土壤氧化酶(Ox-EEAs)和水解酶(Hy-EEAs)也显著受到降水变化的影响。降水的减少导致土壤Ox-EEAs平均下降10.99%， Hy-EEAs平均增加25.79%。但降水增加对Hy-EEAs没有影响，增加了Ox-EEAs。

森林土壤微生物生物量因降水减少而显著下降15.17%，而灌丛和草地则无显著影响；降水增加显著增加了灌丛和草地土壤微生物生物量，分别增加了26.98%和18.1%；降水减少显著提高了森林和草地土壤Hy-EEAs，分别提高了27.33%和45.81%；而降水增加对森林和草地的Hy-EEAs无显著影响。结果表明，降水减少显著抑制了土壤的Ox-EEAs(11.09%)，降水增加显著提高了土壤的Ox-EEAs(6.28%)。

在低降雨地区(≤600毫米),降水显著增加土壤微生物生物量增加了21.40%，但降水减少对土壤微生物量影响不大。在高降雨地区(>600 mm)中，降水减少显著减少土壤微生物量15.37%，降水增加对土壤微生物量影响不大。

土壤水分的响应比(RRs)与土壤微生物生物量的响应比(RRs)呈正相关，与土壤C降解EEAs的响应比(RRs)也显著相关。

降水减少和降水增加条件下，土壤微生物生物量RRs均随着MAP的增加而显著降低。

降水改变引起的土壤微生物生物量变化与地下碳(包括SR和SOC)呈正相关。土壤Ox-EEAs的RRs与SR的RRs呈负相关，但与DOC和SOC的RRs呈正相关。土壤Hy-EEAs的RRs与土壤SOC的RRs呈负相关。

  Conclusion  

总的来说，降水增加显著提高了土壤微生物生物量和Ox-EEAs，而对Hy-EEAs无影响。降水减少显著抑制了土壤微生物生物量和Ox-EEAs，而提高了Hy-EEAs。这些变化趋势受土壤水分、植被类型和地图变化的控制。土壤微生物生物量和经济区的微分响应改变降水可能取决于年平均降雨。此外，土壤微生物生物量与碳降解EEA和地下碳动态的显著关系表明，在模拟降水变化下，土壤有机碳分解响应不同。其中，Ox-EEAs与地下C表现出密切的关系，表明土壤中大量的顽固C可能对降水变化非常敏感。本研究为理解降水变化对地下碳动态的影响提供了对土壤微生物和EEAs的新认识。

长按二维码关注，了解更多。点击“阅读原文”可获得论文链接，需要文中涉及原文可私信~

如有翻译不当之处，烦请指出，共同学习，谢谢