微生物多样性和功能谱揭示了红树林土壤与陆地土壤在碳储存和再矿化过程中的显著差异

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Microbial Diversity and Functional Profiles Reveal Contrasting Carbon Storage and Remineralization Processes Across Mangrove and Terrestrial Soils

红树林与陆地森林土壤微生物群落及功能差异影响碳稳定性研究。通过16S测序和功能分析发现，红树林因高盐细质和被动碳池富集Novosphingobium等菌类，功能以发酵和硫呼吸为主；陆地森林因高碳活性和活性碳池富集Sphingomonas等菌类，功能以氧化氮和甲烷转化为主。两者微生物功能差异与氧化还原条件和碳池特征相关。

　　

摘要

目的

土壤微生物群落及其与酶相关的功能能力调节着碳的稳定和转化过程，但在热带生态系统中，这些生态系统特异性的模式仍不清楚。本研究分析了红树林和陆地森林土壤中的细菌多样性、群落结构以及预测的功能潜力，以识别与碳储存和再矿化相关的微生物关联。

方法

对红树林和陆地土壤样本进行了高通量16S rRNA基因测序，以表征其分类组成。通过功能分析推断与碳、硫和氮循环相关的代谢途径。LEfSe方法识别出生态系统特异性的生物标志物，而Spearman相关性分析则将主要分类群和代谢途径与土壤的物理化学参数及碳库组分联系起来。

结果

观察到了不同的生态系统特异性微生物组合。受较高盐度、细粒质地和较高被动碳库影响的红树林沉积物中，Novosphingobium、Erythrobacter、Flavobacterium及未分类细菌较为丰富，其中Rhodobacterales和Pirellulales被确定为生物标志物。预测的功能（如发酵、硫呼吸和基于氢的代谢）与被动碳呈正相关，与溶解氧呈负相关，这与厌氧条件下有机物转化速度较慢的情况一致。相反，碳稳定性较高且碳库活跃的陆地土壤中，Sphingomonas、Allorhizobium和Acidobacteriota较为丰富，Burkholderiales和Tepidisphaerales是主要生物标志物。预测的氧化氮和甲烷转化功能与溶解氧及活性碳库呈正相关，表明在氧化条件下碳的再矿化作用增强。

结论

红树林和陆地土壤中不同的氧化还原状态和碳条件导致了微生物功能特征的差异。这些发现表明，生态系统特异性的微生物功能组织可能影响蓝碳系统和绿碳系统中的碳稳定和转化过程。

图形摘要