土壤有机碳（SOC）对于维持陆地生态系统的生产力和可持续性至关重要。土壤碳库动态是由微生物和酶活性的变化驱动的，不稳定的SOC组分也是土壤微生物的关键能量来源。过去的研究表明SOC动态是通过无数因素驱动的复杂机制来调节的，这些因素本身对气候变化表现出不同的反应。因此，很难预测SOC及其成分将如何应对不断变化的气候条件。森林凋落物随着森林植物的发育和死亡而积累，是形成微生物和植物生长所需的土壤养分的主要来源。不同森林系统中碳输入的累积机制千差万别，也受到气候条件和环境因素的制约。许多研究人员假设，SOC的形成与植物凋落物输入密切相关，但没有足够的信息来定量描述这种关系；关于SOC如何受到地上和地下凋落物输入变化的影响成为了一个关键的挑战。

由于密集的土地使用、森林砍伐和不断增长的人口，喀斯特地区经历了严重的土壤侵蚀、石漠化和生态恶化。气候变化和凋落物处理的变化，可能会导致土壤碳含量变化。目前，关于土壤真菌和细菌群落在不同气候条件下对凋落物处理的响应，特别是在喀斯特地区的信息有限。为此，我们在喀斯特地区进行了凋落物添加和去除实验（DIRT），探究凋落物处理对喀斯特地区雨季和旱季土壤有机碳和不稳定碳组分以及土壤微生物群落组成和功能的差异性，确定凋落物处理和雨季、旱季之间的相互作用，以及如何影响喀斯特土壤化学和生物特性。

为了评估凋落物处理对土壤SOC等在雨季和旱季的响应，我们进行了单因素和双因素方差分析，发现雨季和凋落物输入均显著增加了土壤SOC（图1）。我们还进行了Illumina的16S rRNA测序来分析土壤微生物群落的多样性和组成的变化（图2）。

图1 凋落物处理对土壤碳含量在不同季节下的影响

图2 雨季和旱季凋落物处理下真菌和细菌类群在属水平上的相对丰度

其次，为了进一步研究土壤碳和土壤微生物之间的关系，我们进行了Pearson相关性分析和结构方程模型分析。结果表明土壤细菌组成对SOC、DOC和MBC的总影响最大。土壤性质（TN、AK和pH）除了直接影响SOC、DOC和MBC外，还通过改变C降解酶活性和微生物群落间接影响SOC、DOC和MBC。

图3 结构方程模型（SEM）评价土壤特性和土壤微生物群落对土壤碳的影响

综上，本研究探讨了喀斯特土壤SOC和不稳定SOC组分以及土壤微生物对凋落物输入和雨季、旱季交替变化的调控机制，为喀斯特地区土壤SOC和不稳定SOC组分的进一步研究提供了数据支撑和理论支持，提高了我们对凋落物处理变化如何影响喀斯特土壤生物地球化学循环的认识。

本文以“Soil Microbial Community in Relation to Soil Organic Carbon and Labile Soil Organic Carbon Fractions under Detritus Treatments in a Subtropical Karst Region during the Rainy and Dry Seasons”为题于2023年11月23日发表在国际林学著名学术期刊《Forests》（中科院二区，IF=3.2）。重点实验室主任马姜明教授为论文通讯作者，2021级生态学硕士研究生刘佩雯为第一作者，莫燕华老师和中国地质科学院岩溶地质研究所梁月明副研究员为共同作者。该研究得到了国家自然科学基金项目（U21A2007；32260387），广西创新驱动发展项目（桂科AA20161002-1)和广西重点研发项目（桂科AB21220057；桂科AB21196065)的资助。

论文链接: https://doi.org/10.3390/f14122291

（图文/刘佩雯 审/马姜明 吴琼 莫燕华）