塩性アルカリ土壌における有機炭素ターンオーバーに対する炭素画分と微生物代謝の制御メカニズム

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides insights into microbial mechanisms of soil carbon sequestration under salinity stress, useful for carbon cycle modeling.

🏛政策担当者:May inform agricultural policies on soil carbon management in saline regions, but not directly applicable to corporate disclosure.

土壌の塩類化は農業生産性と有機炭素循環に対する深刻な脅威であるが、炭素画分と微生物代謝が有機炭素隔離を調節するメカニズムは依然として不明である。本研究では、典型的な塩類・アルカリ性土壌において、塩分勾配に沿った4地点（S1–S4）が微生物の炭素代謝、炭素画分（粒状有機炭素、POC；鉱物結合有機炭素、MAOC）、ならびに細菌および真菌群集に及ぼす影響を調査した。結果は、塩類・アルカリレベルが上昇するにつれて、微生物の成長、呼吸、および炭素利用効率（CUE）がすべて漸減傾向を示し、CUEはS1と比較してS4で34.0%低下したことを示した。CUEは土壌pH、EC、および可溶性塩類と強い負の相関を示したが、SOCとは対数的に増加し、約8 g kg−1付近で最大値0.47に達した。POCとMAOCはともに塩類・アルカリレベルに伴って減少し、SOCに占めるMAOCの割合（52.04–55.02%）はPOCの割合（44.98–47.96%）よりも有意に高く、SOCおよびCUEとの間に有意な正の線形相関が見られた。高塩分条件下では、16S rRNA遺伝子コピー数は最大28.8%減少したが、ITSコピー数は安定していた。塩類・アルカリレベルが上昇するにつれて、細菌のProteobacteriaとActinobacteriotaは増加傾向を示したが、真菌群集はAscomycotaが優占したままであった。さらに、相関分析により、細菌のAcidobacteriotaとProteobacteria、ならびに真菌のBasidiomycotaとChytridiomycotaが炭素循環において重要な役割を果たすことが明らかになった。ランダムフォレストモデリング（RFM）と部分的最小二乗パスモデリング（PLS-PM）もまた、塩類・アルカリ性土壌の特性が16S rRNA遺伝子量と微生物呼吸に強く影響すること、炭素画分とCUEがSOCに対して強い正の直接効果を及ぼす一方、微生物呼吸は負の効果を及ぼすことを明らかにした。これらの知見は、塩類・アルカリストレスが主に微生物活性と群集機能を弱化させることによってSOC隔離を制限し、CUEは間接的な役割のみを果たすことを実証している。結論として、POCおよびMAOCプールを増強し、微生物の炭素変換効率を向上させることが、塩類・アルカリ性土壌における炭素損失を緩和し、SOCストックを維持するためのより効果的な戦略である可能性がある。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Soil salinization is a serious threat to agricultural productivity and organic carbon cycling; however, the mechanisms by which carbon fractions and microbial metabolism regulate organic carbon sequestration remain unclear. This research investigated the effects of four sites (S1–S4) along a salinity gradient on microbial carbon metabolism, carbon fractions (particulate organic carbon, POC; mineral-associated organic carbon, MAOC), and bacterial and fungal communities in a typical saline–alkali soil. The results showed that, as the salt–alkali level increases, microbial growth, respiration, and carbon utilization efficiency (CUE) all exhibit a gradually decreasing trend, with CUE declining by 34.0% at S4 relative to S1. CUE was strongly negatively correlated with the soil pH, EC, and soluble salts, but showed a logarithmic rise with SOC, reaching a maximum of 0.47 near 8 g kg−1. Both POC and MAOC decreased alongside the salt–alkali level, the proportion of MAOC in SOC (52.04–55.02%) was significantly higher than that of POC (44.98–47.96%), and there was a significant positive linear correlation with SOC and CUE. Under high salinity, the 16S rRNA gene copy number decreased by up to 28.8%, while the ITS copy number remained stable. As the salt and alkali levels increased, bacterial Proteobacteria and Actinobacteriota showed an increasing trend, whereas fungal communities remained dominated by Ascomycota. Furthermore, correlation analyses revealed that bacterial Acidobacteriota and Proteobacteria, and fungal Basidiomycota and Chytridiomycota play crucial roles in carbon cycling. Random forest modeling (RFM) and partial least squares path modeling (PLS-PM) also revealed that saline–alkali soil properties strongly affect 16S rRNA gene abundance and microbial respiration; carbon fractions and CUE exerted a strong positive direct effect on SOC, whereas microbial respiration had a negative effect. These findings demonstrate that saline–alkali stress restricts SOC sequestration primarily by weakening microbial activity and community function, with CUE playing only an indirect role. In conclusion, enhancing the POC and MAOC pools and improving the microbial carbon turnover efficiency may be more effective strategies for mitigating carbon loss and sustaining SOC stocks in saline–alkali soils.

• openalex https://doi.org/10.3390/biology15161335first seen 2026-08-09 05:13:26