不同母岩发育砖红壤溶解性有机质光谱特征及其对微生物养分限制的影响OA

成土母岩是塑造热带生态系统土壤有机质循环与微生物代谢策略的关键先天因子。本研究聚焦海南岛5种典型母岩(玄武岩、花岗岩、变质岩、火山灰、砂页岩)发育的橡胶(Hevea brasiliensis)人工林砖红壤,通过整合土壤理化分析、溶解性有机质(DOM)光谱技术与微生物胞外酶化学计量学,系统解析了母岩背景如何通过调控DOM的分子组成,进而影响微生物的养分限制格局。研究揭示,不同母岩塑造了特征迥异的DOM库。分析表明,火山岩类(玄武岩、火山灰)土壤DOM具有最高的芳香性与腐殖化程度(HIX>10),其中类腐殖酸组分(C3)占比最高(达42.3%);砂页岩土壤DOM则表现出最高的生物源特征(BIX>1.0),表明其以易降解的生物源组分为主;而花岗岩土壤DOM富集类色氨酸组分(C1)(质量分数达38.5%),但其腐殖化过程明显受抑。相应地,微生物养分限制呈现显著的母岩分异:花岗岩与玄武岩土壤表现出典型的磷限制,砂页岩土壤受强烈的碳限制主导,而火山灰与变质岩土壤的养分限制程度最弱。相关性分析进一步确立了DOM特性与养分限制的内在联系,矢量长度与总有机碳、类酪氨酸组分负相关,矢量角度与碱解氮、类色氨酸组分负相关,而与生物源指数正相关。研究表明,母岩通过直接控制DOM稳定性与间接塑造土壤化学环境,共同驱动了“矿物-DOM-微生物”的级联耦合过程,并证实DOM光谱参数可作为诊断热带砖红壤微生物养分限制的有效生物地球化学指标。