GEB |全球土壤微生物生物量随着干旱和土地利用集约化而减少: Meta分析

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  Introduction  

土壤微生物生物量是土壤有机质的活性组分。土壤微生物生物量虽然仅占有机碳总量的5%，但却是土壤肥力和生态系统生产力的指标，对土壤有机质动态和养分循环具有重要影响。真菌和细菌是土壤微生物生物量的两大主要组成部分。已有的研究描述了全球范围内土壤微生物生物量C储量的格局和驱动因素，但对全球范围内细菌生物量和真菌生物量的格局和控制因素以及真菌细菌比的研究较少。

  Methods  

通过对404项研究发表的577个站点的4472项观测数据进行全球综合，作者检验了全球土壤总微生物生物量、细菌和真菌生物量以及真菌-细菌比的模式和驱动因素。

  Results  

在自然系统中，土壤微生物、细菌和真菌总生物量在冻土带和北方针叶林同时达到峰值，在沙漠中最低(图1a-c)。沙漠和冻土带土壤的真菌与细菌的比值特别高（图1 d)。

土地利用集约对森林生态系统土壤微生物、细菌和真菌生物量均有显著的负向影响，但对草地没有显著的负向影响(图1a-c)。在热带和温带，在森林和农业生态系统中土地利用集约化对土壤真菌-细菌比率的负面影响，人工林和天然林的真菌-细菌比率相似(图1d)。 

土壤微生物、细菌和真菌总生物量以及真菌-细菌比没有随MAT显著变化。自然系统土壤微生物、细菌和真菌总生物量随干旱指数显著增加(表1;图2)。

全球范围内，土壤总微生物生物量、细菌生物量、真菌生物量和真菌与细菌比均随土壤有机碳和碳氮比的增加而显著增加，但随土壤pH的增加而降低(图3)。

随着土壤深度的增加，土壤微生物、细菌和真菌生物量总量以及真菌与细菌比值显著降低(图4)。

结构方程模型分别解释了土壤微生物生物量、细菌生物量和真菌生物量的64.5、66.3和62.4%的变化，但结构方程模型仅解释了真菌-细菌比的49.6%的变化(图5)。土壤有机C对土壤微生物总量(图5a)、细菌生物量(图5b)和真菌生物量(图5c)均有正向直接影响。土壤C:N比例对真菌与细菌比有微弱的正直接影响(图5d)。干旱指数对土壤微生物总生物量(图5a)和真菌生物量(图5c)有正向直接影响。此外，干旱指数通过对SOC(或C:N比例)的正向影响，对土壤微生物总生物量、细菌生物量、真菌生物量和真菌与细菌比均有正向间接影响(图5)。

  Conclusion  

综上所述，这项全球性的meta分析表明，土壤水分有效性的降低和土地利用集约化会降低土壤微生物生物量和真菌对细菌的相对丰度，削弱真菌的功能和服务功能。

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原文链接：https://doi.org/10.1111/geb.13282