Does microbial carbon use efficiency differ between particulate and mineral-associated organic matter?

IF 4.6 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Functional Ecology Pub Date : 2024-04-29 DOI:10.1111/1365-2435.14569

Lixiao Ma, Erxiong Zhu, Juan Jia, Ya Wang, Enze Kang, Wenxing Yi, Zhenhui Jiang, Guohua Dai, Xiaojuan Feng

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颗粒有机物和矿物质相关有机物的微生物碳利用效率是否不同？

微生物碳利用效率（CUE）是表征微生物碳转化效率的一个关键参数，在土壤模型中，对于有机质组成和养分供应不同的不同土壤功能池，即颗粒有机质（POM）和矿质相关有机质（MAOM），假定微生物碳利用效率是相似的。然而，目前还缺乏比较颗粒有机物和矿质相关有机物中微生物 CUE 的实证研究。目前还不清楚微生物 CUE 差异是否可能是不同土壤功能池的不同行为（即周转和组成）的基础。在这里，我们收集了 25 个自然森林和草地的表层土壤，这些土壤具有不同的自然环境属性，我们采用土壤分馏法，结合使用 18O 标记的水进行培养，比较了其 POM 与 MAOM 中的微生物 CUE。我们还量化了土壤特性、有机物组成、微生物群落结构以及基于溶解池相对于微生物生物量的氮（N）和磷（P）相对于碳的化学计量失衡（ImN和ImP），以研究调节微生物CUE的变量及其在POM相对于MAOM（CUEPOM/CUEMAOM）中的变化。与我们的预期不同的是，不同地点的 POM 和 MAOM 微生物 CUE 并不一致，尽管 CUEPOM/CUEMAOM 的样本间差异很大（从 0.3 到 4.4）。虽然与 POM 相比，MAOM 的基质质量更高（表现为土壤有机碳与全氮的比率（C/NOM）更低，氮化合物/芳香族比率更高），微生物群落中的 r-strategists 和快速生长细菌的比例更高，但 POM 和 MAOM 的氮限制程度（即 ImN）相似，而 ImN 是所有样本中微生物 CUE 的最佳预测因子。因此，虽然 MAOM 比 POM 含有更多的含氮化合物，但氮限制并不一定更低，从而导致 POM 和 MAOM 的微生物 CUE 总体相似。尽管如此，与 MAOM 相比，POM 中的 CUEPOM/CUEMAOM 随着 P 限制的增加而减少。总之，我们的论文对不同土壤的 POM 和 MAOM 中的微生物 CUE 进行了全面的实证研究，我们的结果支持在土壤模型中使用 POM 和 MAOM 中相似的微生物 CUE，但也强调了在强 P 限制条件下不同土壤池之间微生物 CUE 的潜在对比。在氮沉积引起的潜在的更大的磷限制条件下，这种推论值得关注。这项研究基于土壤微生物生理学和不同的土壤功能池，推进了我们对从有机体到生态系统尺度的生态模式和过程的机理理解。在期刊博客上免费阅读本文的通俗摘要。

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来源期刊

Functional Ecology 环境科学-生态学

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4 months

期刊介绍： Functional Ecology publishes high-impact papers that enable a mechanistic understanding of ecological pattern and process from the organismic to the ecosystem scale. Because of the multifaceted nature of this challenge, papers can be based on a wide range of approaches. Thus, manuscripts may vary from physiological, genetics, life-history, and behavioural perspectives for organismal studies to community and biogeochemical studies when the goal is to understand ecosystem and larger scale ecological phenomena. We believe that the diverse nature of our journal is a strength, not a weakness, and we are open-minded about the variety of data, research approaches and types of studies that we publish. Certain key areas will continue to be emphasized: studies that integrate genomics with ecology, studies that examine how key aspects of physiology (e.g., stress) impact the ecology of animals and plants, or vice versa, and how evolution shapes interactions among function and ecological traits. Ecology has increasingly moved towards the realization that organismal traits and activities are vital for understanding community dynamics and ecosystem processes, particularly in response to the rapid global changes occurring in earth’s environment, and Functional Ecology aims to publish such integrative papers.