Yushu Tian1, Pin Li1*, Chenhan Ma1, Yun Li1, Qiannan Lin1, Xiaofan Hou1, Xilin Yuan1, Xiaotong Zhu1, Congcong Shen2*
1State Key Laboratory of Efficient Production of Forest Resources, The Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Key Laboratory for Silviculture and Forest Ecosystem of State Forestry and Grassland Administration, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China
2State Key Laboratory of Regional and Urban Ecology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China
*Corresponding author: Pin Li
摘要: 城市土壤有机碳(SOC)动态受植物—微生物相互作用的复杂调控,但树木功能类型与绿地管理对根际SOC组分与稳定性的协同效应尚不明确。本研究揭示了2种本地树种——毛白杨(Populus tomentosa)与油松(Pinus tabuliformis)——在四种城市绿地类型(城市公园、居住区、道路防护林、城郊森林)中调控SOC稳定的不同机制。通过整合胞外酶化学计量、微生物群落装配与SOC组分分离分析,我们发现碳(C)与磷(P)有效性是城市土壤微生物代谢的主要限制因子。毛白杨根际SOC含量(在居住区最高可达77.0%)与稳定性(MAOC/SOC比值在道路防护林最高达73%)均显著高于油松,这主要受真菌主导的C/P限制以及更高的水解酶活性(β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和碱性磷酸酶;高出1.3−2.1倍)驱动。相反,油松倾向于氧化酶活性(酚氧化酶高出13%),导致SOC积累较少,尽管其在城郊森林中的稳定性较高(MAOC/SOC比值为63%)。关键的是,绿地类型调节了这一权衡关系:高强度管理(如城市公园)通过养分富集提升了SOC绝对储量,而低干扰地点(如城郊森林)则通过微生物生态位分化提高了稳定效率(MAOC/SOC)。本研究提出了一个将树种功能性状、微生物代谢限制与酶活权衡与SOC动态相联系的机理框架,为优化城市绿地碳汇功能提供了基于科学的规划设计策略。