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Nature Communications| Articles标题：大陆尺度下土壤微生物胞外聚合物的驱动因素
第一单位：南京林业大学
通讯作者：阮宏华教授和Wolfgang Wanek教授
文章引用：https://doi.org/10.1038/s41467-026-70068-0
土壤微生物胞外聚合物（EPS）是土壤碳库的重要组成部分，是由微生物分泌到胞外环境中的生物聚合物，主要由多糖和蛋白质构成。EPS在土壤生态系统中发挥着多重功能，如提高土壤保水性、调节养分循环，并作为缓冲屏障协助微生物抵御环境胁迫。同时，EPS还作为微生物源碳直接输入土壤中，通过促进土壤团聚体的形成及矿物-有机物的结合，深度参与土壤有机碳（SOC）的动态过程。然而，目前关于土壤中EPS的含量及其大规模驱动机制的研究尚处于起步阶段。尽管已有多种假设试图阐明环境对EPS分泌及含量的调控规律，但大多基于实验室模拟或小规模原位研究。
本研究通过在横跨欧洲大陆约5500公里的样带上进行大规模采样，量化了大陆尺度的土壤EPS含量，并系统搜集了气候、植被、土壤及微生物等环境与生物参数，重点回答3个科学问题 ：
（1）EPS空间格局：欧洲气候样带中土壤EPS含量的分布特征如何？土地利用方式和基岩类型如何驱动其空间分异？
（2）EPS碳库贡献：EPS碳（EPS-C）对SOC库的贡献量是多少？在欧洲尺度上产生差异的主控因素是什么？
（3）EPS分泌策略：EPS-C与微生物生物量碳的比值（EPS-C/MBC）如何随梯度变化？土壤碳和养分有效性、pH及水分亏缺等环境压力如何调节微生物的EPS分泌策略？
通过探讨上述问题，本研究旨在深化对不同生态系统中土壤EPS的理解，并阐明其对土壤有机碳的生物地球化学过程的深远影响。
图1 土壤胞外聚合物及其与环境和微生物因子的相关性。a.不同基岩类型土壤中胞外聚合物（EPS）含量（EPS多糖和EPS蛋白质之和）的箱线图。b .不同土地利用类型土壤中EPS含量的箱线图。c.热图显示了总EPS、EPS多糖和EPS蛋白质与环境和微生物变量之间的相关性。
图2 环境与微生物因子对土壤胞外聚合物碳（EPS-C）及胞外聚合物碳 / 微生物生物量碳（EPS-C/MBC）比值的影响。
研究结果表明：在横跨整个欧洲气候样带的土壤平均EPS含量达到 956 ± 55 µg g-1，其中EPS-C对SOC库的平均贡献为1.6 ± 0.1%。在驱动因素方面，基岩类型显著影响了EPS含量、EPS-C对SOC的贡献比例以及EPS-C/MBC比值，而土地利用方式则主要调控后两项指标。深入分析发现，EPS-C/MBC比值与微生物的生长速率及碳利用效率呈负相关，但在水分亏缺的环境胁迫下，该比值会显著升高，反映了微生物在逆境下的生存策略。此外，土壤中EPS的累积量与微生物生物量碳、粘粒含量以及交换性钙离子浓度呈正相关。这些结果有力地证明了EPS作为一种关键的微生物残留物，其丰度受气候、成土母质、微生物生理及土地利用的共同调控，这不仅有助于深入理解土壤碳循环与碳固存机制，而且拓展了现有的理论认识。南京林业大学生态与环境学院阮宏华教授团队与奥地利维也纳大学等单位合作，在《Nature Communications》上发表题为"Continental-scale drivers of soil microbial extracellular polymeric substances"（大陆尺度下土壤微生物胞外聚合物的驱动因素）的研究论文。南京林业大学为第一完成单位，生态与环境学院博士毕业生石珂为第一作者，阮宏华教授和Wolfgang Wanek教授为论文共同通讯作者。Cite this article：Shi, K., Zheng, Q., Wang, B. et al. Continental-scale drivers of soil microbial extracellular polymeric substances. Nat Commun17, 3334 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70068-0长按上方二维码↑↑↑，轻松关注
Global Mic-Ecology | Soil Science
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