文章信息

原名：Plasticity of microbial substrate carbon use efficiency in response to

changes in plant carbon input and soil organic matter status

译名：微生物基质碳利用效率对植物碳输入和土壤有机质状况变化响应的可塑性

期刊：Soil Biology and Biochemistry

2022年影响因子：9.7

5年影响因子：10.2

在线发表时间：2023.10.28

通讯作者：Robert W. Brown

第一单位：School of Environmental and Natural Sciences, Bangor University

文章亮点

对于不同的易变基质（及其组合）和土壤有机质状况（SOM）对土壤碳利用效率（CUE）的影响

土壤利用效率对底物的专一性

底物混合物可以促进更有效的微生物生长。

碳进入土壤的方式和本地土壤状况对整个土壤碳利用效率和储存量都有很大的影响

01研究背景

天然土壤SOM和土壤有机C（SOC）储量的消耗通常由人类活动引起，特别是集约化农业实践，导致土壤质量退化和功能丧失。为了有效地管理土壤并实现其螯合C的全部潜力，需要对调节土壤微生物群落内C分配的因素有很好的机理理解。迄今为止，大部分工作都集中在葡萄糖作为模型底物上，这是由于其在环境中的普遍存在以及作为生化代谢物。然而，仍然缺乏对土壤CUE如何受到替代（和组合）常见的不稳定基质的影响的理解。同样，我们对SOM状态（即作为C供应的代理）如何影响CUE的理解仍然有限。

02研究方案

在这种情况下，我们的目的是建立CUE单独或混合在不稳定底物中被接受是否是保守的和长期的C输入剥夺和本地SOM的数量和复杂性对微生物CUE的影响。选择数个地块进行试验，在建立后6年及16年分别收集土壤样品，并分析土壤特性，选用了葡萄糖、谷氨酸和柠檬酸及不同配比溶液作为评定植物C输入的主要机基质。而后利用同位素标记法追踪C，在所有样品中，在这些提取物中回收了<0.3%（平均值± SEM = 0.15 ± 0.02%）的原始施用的C，表明微生物群落几乎完全从土壤中去除了基质。

03研究结果

我们的结果表明，对于谷氨酸而言，在不同处理条件下，微生物生物质内底物-C的分配（固定化/矿化）是高度保守的，而柠檬酸是能量产生代谢的核心。此外，当与葡萄糖和谷氨酸联合应用时，柠檬酸在处理之间表现出更相似的矿化速率（图1B，p = 0.23），并在实验装置中证明，当停止植物C输入时，土壤微生物丰富度和多样性，特别是原核生物的丰富度和多样性显著降低。长期缺乏植物碳输入的土壤不可避免地导致不稳定碳供应的减少、土壤结构退化和孔隙率损失。然而，在输入剥夺下，CUE在不同底物中的反应并不一致，这表明不是所有微生物基质都具有CUE的强驱动力，即使在碳输入剥夺的土壤中，潜在微生物代谢的多样性仍然存在，使得土壤微生物群落能够快速响应不稳定的碳输入。

03研究结论

总之，我们建立的三个不同C底物的CUE微生物代谢中心是不同的。通过对具有不同SOM和微生物群落的土壤研究发现，对于某些底物（例如，葡萄糖）中CUE似乎存在可塑性，而对于其它底物，CUE是高度保守的（例如，谷氨酸）。当C底物单独或混合施用时，也观察到了CUE这种趋势。虽然耗尽的天然SOM水平对CUE的影响是明显的能量代谢（葡萄糖），和TCA循环（柠檬酸），它对氨基酸同化（谷氨酸）的影响很小。在使用葡萄糖作为底物的情况下，CUE值表明底物多样性是实现更平衡的细胞生长和C固定的关键。在这里，我们研究了土壤微生物生物量中底物C的保留量，然而，最终将这种生物量C转化为稳定的坏死物质C池，这是促进土壤中更长期的C储存所必需的。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071723002924

文章信息

原名：Plasticity of microbial substrate carbon use efficiency in response to

changes in plant carbon input and soil organic matter status

译名：微生物基质碳利用效率对植物碳输入和土壤有机质状况变化响应的可塑性

期刊：Soil Biology and Biochemistry

2022年影响因子：9.7

5年影响因子：10.2

在线发表时间：2023.10.28

通讯作者：Robert W. Brown

第一单位：School of Environmental and Natural Sciences, Bangor University

文章亮点

对于不同的易变基质（及其组合）和土壤有机质状况（SOM）对土壤碳利用效率（CUE）的影响

土壤利用效率对底物的专一性

底物混合物可以促进更有效的微生物生长。

碳进入土壤的方式和本地土壤状况对整个土壤碳利用效率和储存量都有很大的影响

01研究背景

天然土壤SOM和土壤有机C（SOC）储量的消耗通常由人类活动引起，特别是集约化农业实践，导致土壤质量退化和功能丧失。为了有效地管理土壤并实现其螯合C的全部潜力，需要对调节土壤微生物群落内C分配的因素有很好的机理理解。迄今为止，大部分工作都集中在葡萄糖作为模型底物上，这是由于其在环境中的普遍存在以及作为生化代谢物。然而，仍然缺乏对土壤CUE如何受到替代（和组合）常见的不稳定基质的影响的理解。同样，我们对SOM状态（即作为C供应的代理）如何影响CUE的理解仍然有限。

02研究方案

在这种情况下，我们的目的是建立CUE单独或混合在不稳定底物中被接受是否是保守的和长期的C输入剥夺和本地SOM的数量和复杂性对微生物CUE的影响。选择数个地块进行试验，在建立后6年及16年分别收集土壤样品，并分析土壤特性，选用了葡萄糖、谷氨酸和柠檬酸及不同配比溶液作为评定植物C输入的主要机基质。而后利用同位素标记法追踪C，在所有样品中，在这些提取物中回收了<0.3%（平均值± SEM = 0.15 ± 0.02%）的原始施用的C，表明微生物群落几乎完全从土壤中去除了基质。

03研究结果

我们的结果表明，对于谷氨酸而言，在不同处理条件下，微生物生物质内底物-C的分配（固定化/矿化）是高度保守的，而柠檬酸是能量产生代谢的核心。此外，当与葡萄糖和谷氨酸联合应用时，柠檬酸在处理之间表现出更相似的矿化速率（图1B，p = 0.23），并在实验装置中证明，当停止植物C输入时，土壤微生物丰富度和多样性，特别是原核生物的丰富度和多样性显著降低。长期缺乏植物碳输入的土壤不可避免地导致不稳定碳供应的减少、土壤结构退化和孔隙率损失。然而，在输入剥夺下，CUE在不同底物中的反应并不一致，这表明不是所有微生物基质都具有CUE的强驱动力，即使在碳输入剥夺的土壤中，潜在微生物代谢的多样性仍然存在，使得土壤微生物群落能够快速响应不稳定的碳输入。

03研究结论

总之，我们建立的三个不同C底物的CUE微生物代谢中心是不同的。通过对具有不同SOM和微生物群落的土壤研究发现，对于某些底物（例如，葡萄糖）中CUE似乎存在可塑性，而对于其它底物，CUE是高度保守的（例如，谷氨酸）。当C底物单独或混合施用时，也观察到了CUE这种趋势。虽然耗尽的天然SOM水平对CUE的影响是明显的能量代谢（葡萄糖），和TCA循环（柠檬酸），它对氨基酸同化（谷氨酸）的影响很小。在使用葡萄糖作为底物的情况下，CUE值表明底物多样性是实现更平衡的细胞生长和C固定的关键。在这里，我们研究了土壤微生物生物量中底物C的保留量，然而，最终将这种生物量C转化为稳定的坏死物质C池，这是促进土壤中更长期的C储存所必需的。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071723002924