【科研新进展】杨培志教授团队在毛乌素沙地土壤碳动态研究中取得重要进展

近日，草业与草原学院杨培志教授团队在中科院1区农林科学领域Top期刊Geoderma发表了题为“The CAZyme family regulates the changes in soil organic carbon composition during vegetation restoration in the Mu Us desert”的研究论文。博士研究生余舟昌为论文第一作者，杨培志教授与张伟副教授为共同通讯作者。

根据土壤“碳泵“理论，植物死亡生物量转化为土壤有机碳是微生物通过“体内周转”和“体外修饰”调控的过程。然而，不同植被恢复过程中土壤碳输入存在一定差异，微生物介导不同来源生物量（植物或微生物）分解的机制及其与有机碳组分之间的关系尚不清楚。为此，作者团队以毛乌素沙地南缘的草原化荒漠（GD）、荒漠草原（DS）、典型草原（TS）等植被类型作为研究对象，分析了土壤理化性质、碳化学组分、微生物群落组成以及碳水化合物降解酶基因CAZyme基因丰度。研究发现，植被类型的变化显著影响土壤有机碳组分的含量，其中各土壤有机碳组分在典型草原中含量最高。草原化荒漠中降解植物源和真菌源有机质的CAZymes基因丰度显著最高，而典型草原中降解木质素和细菌源有机质的基因丰度显著提升。进一步分析发现，易降解碳组分与纤维素和半纤维素降解相关的CAZymes基因显著相关，而难降解碳组分与木质素和肽聚糖降解相关的CAZymes基因密切相关。此外，Proteobacteria（变形菌门）和Acidobacteria（酸杆菌门）在CAZymes基因调控土壤有机碳组分降解过程中起到关键作用。该研究阐明了不同植被类型下CAZymes家族的变化影响土壤有机碳的累积与形成，为沙漠化地区土地管理以及土壤固碳增汇策略的制定提供了科学依据。

该研究得到国家自然科学基金（42007428）和国家牧草产业技术体系-榆林综合试验站（CARS-34）项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.117109

图1. 不同植被类型中各CAZyme亚家族基因丰度特征

图2. CAZymes家族基因调控土壤碳组分变化的路径