💡这项突破是什么?
土壤呼吸温度敏感性（Q10）是预测全球气候变化下土壤碳循环的关键参数。然而，Q10的时空变化及其驱动机制尚不明确。中国科学院沈阳应用生态研究所土壤化学组基于微生物遗传信息，首次尝试揭示纬度梯度和季节变化条件下Q10与碳质量和有效性及微生物生态功能之间的复杂关系。
研究人员在东北阔叶红松林沿纬度梯度设置了3个采样点（图1a），分别位于北部（N）、中部（M）和南部（S）地区，并在2019年春、夏、秋3个季节采集了土壤样品。通过测定土壤呼吸速率、土壤和凋落物碳质量、微生物群落结构和功能基因等指标，探究了Q10的纬度梯度变化和季节动态及其驱动机制。
研究发现，Q10值越往南越大，随采样点年均温增加而增加（图1b）；Q10的纬度梯度变化主要受碳有效性（CAI）影响，随着CAI从北向南逐渐降低Q10逐渐增加，符合碳质量-温度（Carbon quality-temperature，CQT）假说；由于春季微生物将更多能量投资于增加生物量（high-yield strategy），因此春季Q10与微生物群落结构和功能之间无紧密关联（图2a和图3a）。在夏季，Q10值在3个采样点之间没有显著差异（图1b），可能是由于采样点之间凋落物和土壤碳质量相似；根系分泌物和残留凋落物降解为微生物提供了大量有效养分，CAI通过刺激微生物群落r-策略 (包括富营养/寡营养微生物比值和活性有机碳/惰性有机碳降解基因比值)间接提高Q10（图2a和图3a）。在秋季，Q10值同样在南部温暖地区较大（图1b）；新鲜凋落物可能通过激发效应刺激微生物群落K-策略，从而使惰性碳对土壤呼吸的贡献更大（图2a和图3a）。Q10的季节动态也随采样点不同而不同，在阔叶红松林的南部和中部地区，Q10在夏季最低，在春、秋较高，符合大多数研究认为的温度高的季节Q10较低。但在北部地区，由于针叶林占主导，凋落物数量和质量在全年基本无明显波动，土壤微生物群落结构和功能季节波动也很小，导致Q10无明显季节变化。本研究加深了我们对Q10时空变化及其驱动机制的认识，特别是首次尝试基于微生物遗传信息揭示纬度梯度和季节变化条件下“Q10-碳质量和有效性-微生物生态功能”之间的复杂关系，可为后续的相关研究提供重要的理论基础和数据支撑。
上述结果以“Linkages between the temperature sensitivity of soil respiration and microbial life strategy are dependent on sampling season”为题于2022年6月在线发表在Soil Biology &Biochemistry上。土壤化学组联合培养研究生杨山博士（现为广东省微生物研究所助理研究员）为第一作者，李慧研究员为通讯作者，沈阳生态所姜勇研究员、王绪高研究员、叶吉副研究员、阴黎明副研究员、博士生吴辉和王志瑞等为共同作者。本研究得到国家自然科学基金委面上基金项目（31870482，31570501）和中俄国际合作项目（31811530080）等的资助。
