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土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。土地利用方式的改变不仅影响着陆地生态系统碳固定的能力和水平,而且通过影响土壤有机碳形成和转换的因子,间接影响土壤有机碳的含量和分布。土地利用方式与丛枝菌根真菌(AMF)等微生物多样性和活力具有关联性。AMF的群落结构、生长发育状况及定殖特征对土壤有机碳密切相关。但不同土地利用方式及不同土层深度下的AMF多样性、定殖特征,以及土壤有机碳的组成及分布规律尚缺乏认识,对AMF影响土壤有机碳库组成及分布特征的深入研究,将有助于人们对土壤碳库动态生物学过程的理解。本研究在松嫩草地中南部吉林省长岭县境内,以不同土地利用方式下的土壤林地土、草地土(高多样性、低多样性)、农田土(大豆、玉米)有机碳组分含量及空间分布(0-100 cm土层)特征为研究对象,比较不同土地利用方式下,土壤总有机碳(TOC)、微生物量有机碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)、水溶性有机碳(WSOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、重组有机碳(HFOC)等含量变化与分布规律,分析土地利用方式对土壤有机碳组分与空间分布特征的影响;进一步比较不同土地利用方式下,AMF群落组成、生长发育状况、定殖特征,以及球囊霉素(GRSP)等的含量及分布规律,明确土地利用方式对AMF生长发育特征的影响;综合分析AMF相关因子与土壤有机碳组成及分布特征的关联性,初步揭示不同土地利用方式下AMF对土壤有机碳组成及分布的影响;阐明AMF影响土壤有机碳组成及分布的作用途径,最终揭示不同土地利用方式下AMF对土壤有机碳组成及分布特征的影响及可能机制:1.在0-100 cm土层,各土层中的土壤TOC含量大小均表现为林地>中度退化草地>健康草地>玉米农田>大豆农田。五种土地利用类型土壤HFOC、LFOC和POC对土壤TOC含量影响较大,其含量大小在各土层中表现为林地>两种草地>两种农田,尤其是土壤HFOC,在各土层中五种土地利用方式下其含量大小与TOC趋势相同。五种土地利用类型的土壤HFOC、LFOC和POC在表层(0-10 cm)土壤含量最高,随土层深度的增加呈下降趋势,尤其在0-30 cm土层中其含量下降幅度明显。土壤MBC、EOC和WSOC占土壤TOC含量的比例相对较小,在各土层中两种农田土壤的含量最低。且其含量在0-100 cm土层中整体变化趋势随土层深度的增加而下降。但各土层含量较为波动。2.不同土地利用方式下,各土层中土壤粒径0.053-0.25 mm、0.25-0.5 mm和0.5-2 mm团聚体占比较大,在0-60 cm土层中,土壤粒径0.053-0.25 mm团聚体质量百分数由大到小的顺序:林地>玉米农田>大豆农田>健康草地>中度退化草地;在60-80 cm土层中,土壤粒径0.053-0.25 mm团聚体质量百分数由大到小的顺序:林地>大豆农田>玉米农田>健康草地>中度退化草地。在0-20 cm土层中,大豆农田土壤粒径0.25-0.5 mm团聚体质量百分数显著高于其他土地利用类型(P<0.05);在20-80 cm土层中,中度退化草地和健康草地土壤粒径0.25-0.5 mm团聚体质量分数显著高于其他土地利用类型(P<0.05)。各土层土壤粒径0.5-2 mm团聚体质量百分数由大到小的顺序:中度退化草地>大豆农田>玉米农田>健康草地>林地。各土层中大豆农田土壤0-0.053 mm团聚体质量百分数最高。而>2 mm土壤粒级质量百分比在各土层均无与差异。在0-100 cm土层,各土层中中度退化草地MWD值显著高于其他土地利用类型(P<0.05),各土地利用类型GMD值无显著差异(P>0.05)。除林地外,其他土地利用类型的MWD值均与土壤POC和HFOC含量呈负相关。3.在0-90 cm土层,孢子密度(SPD)表现为林地>健康草地>中度退化草地>大豆农田>玉米农田;而菌丝密度(HLD)表现为林地最高,健康草地、中度退化草地和大豆农田无显著差异,但显著高于玉米农田。在90-100 cm土层,SPD和HLD均表现为林地、健康草地和中度退化草地无显著差异,且显著高于玉米农田和大豆农田。在0-10 cm土层,侵染率(MC)表现为林地>大豆>健康草地>中度退化草地>玉米农田;在10-20 cm土壤,五种土地利用类型没有显著差异。在不同土地利用方式下SPD、HLD和MC随土层深度的增加而下降。五种土地利用类型下,SPD、HLD和MC均对土壤TOC、POC及HFOC呈极显著正向效应。大豆农田的HLD和MC,以及中度退化草地和玉米农田的SPD、HLD和MC均对土壤MBC含量呈正向效应。林地土壤的SPD、HLD和MC均对土壤MBC含量呈显著负向效应。健康草地的SPD、HLD和MC,大豆农田的HLD和MC均对土壤EOC含量呈显著正向效应。健康草地的SPD和HLD,玉米农田的HLD和MC,以及大豆农田的SPD均对土壤WSOC含量呈显著正向效应。除玉米农田的HLD和MC,以及大豆农田的SPD外,其他土地利用类型的SPD、HLD和MC均对土壤LFOC含量呈显著正向效应。AMF群落组成和球囊霉素等驱动因子之间相互作用,共同主导不同土壤有机碳及其组分的变化。4.总提取球囊霉素(T-GRSP)和易提取球囊霉素(EE-GRSP)的含量在不同土地利用方式以及土层深度之间变化较大。这种差异和变化与土壤有机质和土壤氮磷的空间分布和异质性有关。T-GRSP和EE-GRSP含量大小均表现为林地>中度退化草地>健康草地>玉米农田>大豆农田。与植被丰富度和土壤养分含量有着密切相关。五种土地利用类型的T-GRSP和EE-GRSP含量均随土层深度的增加表现出下降的趋势。五种土地利用类型下,T-GRSP和EE-GRSP含量均对土壤TOC、POC、LFOC及HFOC呈极显著正向效应。中度退化草地、玉米农田和大豆农田的T-GRSP和EE-GRSP含量均对土壤MBC含量呈正向效应。而林地对土壤MBC含量呈显著负向效应。健康草地和玉米农田的T-GRSP和EE-GRSP含量对土壤EOC含量呈显著正向效应。健康草地和大豆农田的T-GRSP和EE-GRSP含量对土壤WSOC含量呈显著正向效应。AMF群落组成和球囊霉素等驱动因子之间相互作用,共同主导不同土壤有机碳及其组分的变化。通过对0-100 cm土层中五种土地利用类型的175份土壤样品调查研究,发现土壤有机碳及其组分分布广泛且具有垂直剖面分布特点,其含量在0-100 cm土层中整体变化趋势随土层深度的增加而下降;并且不同土地利用方式之间含量差异显著,各土层中的土壤TOC、HFOC、LFOC和POC含量大小均表现为林地>两种草地>两种农田。土壤有机碳及其组分含量显著受植被类型、土壤养分、土壤团聚体结构等物理性质的影响。不同土地利用类型下,由于植被种类多寡及其凋落物显著影响土壤养分转化,进而影响了土壤AMF等微生物活力,对AMF侵染、产孢、菌丝生长和菌根发育均有影响。而土壤中AMF等微生物代谢又有利于土壤有机碳及其组分的形成,影响土壤中多样性且高浓度的有机碳组分。AMF根外菌丝不但可以分泌各种土壤酶,而且根外菌丝可当做是细根的延伸,增加根系的表面积,可辅助根系吸收土壤中的营养元素,推动土壤代谢过程。AMF侵染植物根系后对土壤团聚体有改良作用,能够提高土壤中的氮素及碳素含量,改善土壤结构,从而增强土壤微生物群落对土壤有机碳的碳源代谢活动,可在短时间内提高该根系周围土壤的有机碳及其组分的含量。AMF、宿主植物和根围环境三者之间构成一个平衡体系,相互联系、相互影响。而在农田土壤中,施肥导致外来氮磷介入,使得AMF定殖状况下降,AMF对土壤有机碳等营养物质的贡献减少。土壤有机碳及其组分是土壤质量的核心,其稳定性能够在一定程度上影响植物的生长,其变化能够通过影响CO2排放量进而影响全球气候变化,并且在保持土壤结构、改良土壤养分状况等方面起着相至关重要的作用。通过相关性分析发现本研究中,不同土地利用类型的AMF群落结构及球囊霉素含量与土壤有机碳及其组分含量之间有显著相关关系。AMF对土壤有机碳及其组分的形成和维持有积极的作用。本研究对于理解不同土地利用方式下AMF对土壤有机碳组成及分布的影响具有重要的理论价值;通过揭示不同土地利用方式下AMF对土壤有机碳组成及分布特征的影响及作用机制,对于深刻理解微生物在全球碳循环动态过程中的作用具有重要的科学意义。