矿区复垦地接菌驱动植物-土壤系统中光合碳分配与稳定机制
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1.西安科技大学西部生态环境修复研究院,陕西西安 710054;中国矿业大学(北京)煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,北京 1000832.西安科技大学西部生态环境修复研究院,陕西西安 710054
摘要：接种丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)与植被恢复联合已成为矿区沉陷地生态修复关键复垦技术,探究菌根修复多年后矿区植物光合碳在植物-土壤系统中的积累与分配现状及稳定机制,对于深入明晰矿区菌根复垦后植物-土壤碳固定流动过程、实现矿区固碳增汇具有重要意义.为此,在大柳塔菌根修复试验示范区紫穗槐样地的接菌区与对照区,设计原位13C同位素脉冲标记试验,结合碳同位素及代谢组学的方法,研究长期菌根复垦下矿区光合碳在植物-土壤系统中的分配及稳定策略.结果表明:叶片光合固碳后沿叶—茎—根—土的路径向下运移,长期菌根修复能增加光合碳在矿区植物-土壤系统中的积累量,标记接菌区平均光合碳富集总量是标记对照区的1.3倍;接菌提高光合碳向地下部(植物根系及土壤)的分配比例,标记接菌区地下部分配比例及平均富集量比标记对照区多13.4％,299.3％.光合碳13C进入土壤后,更多地以矿物结合态有机碳(MAOC)形式存在,其中光合碳13C在MAOC中的平均富集量标记接菌区比标记对照区多分配了 246.8％,标记接菌区13C-MBC净富集量是标记对照区的4.5倍,维持了土壤碳库的稳定,同时菌根提高土壤有机碳转化的能力,有利于光合碳在土壤中的固存.结合代谢组学的结果发现,AMF菌丝网络通过调节脂质和类脂分子、有机杂环化合物、有机氧化物、苯丙烷和聚酮类等相关化合物的代谢,影响了酪氨酸代谢、糖解与糖代谢合成、氨基糖和核苷酸糖等碳代谢途径,最终实现土壤中光合碳13C的富集以及有机碳库的稳定.综上,微生物菌根复垦既可以促进土壤有机碳库积累,又可以调控有机碳库的转化与稳定,是矿区土壤实现固碳增汇的优选方法之一.
关键词：丛枝菌根真菌矿区生态复垦原位13C标记代谢组学光合碳分配碳组分
分类号：X171(环境生物学)
资助基金：国家自然科学基金(52394194)国家自然科学基金(52204189)国家重点研发计划(2022YFF1303303)陕西省技术创新引导计划(基金)资助项目(2024ZC-YYDP-102)
论文发表日期：2025-01-27
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 572-583 )
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