《惰性微生物对土壤碳汇和氮汇重要性研究》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 金慧敏
  • 发布时间:2015-12-17
  • 全世界土壤存储大约有25000亿吨碳,是大气中的三倍(约91700亿吨二氧化碳),然而人类还没有完全理解这种存储机制。最近发表在《自然通讯》的文章认为,惰性微生物依靠它们周围的物质产生酶来降解植物体来生成土壤有机质,主要是通过调节降解速率以及增加土壤微生物残体来进行作用。因此这项研究提供了新的控制机制有助于解释土壤大量存储碳和其他养分的机理。

    土壤微生物降解植物和其他有机质,在这个过程中释放二氧化碳和可溶性无机氮,如铵态氮和硝态氮。然而,总有一些含有碳、氮和矿物质的有机质被固存在土壤中,这其中有某种机制阻止了它们进一步降解。

    很长一段时间,科学家们认为微生物不能降解某些复杂的分子结构,然而最近的试验表明微生物可以降解所以的有机质。问题是,既然微生物具备降解几乎所以东西的可能性,为什么会停止呢?

    尽管微生物具有强大的降解能力,一些微生物恰恰相反,它们依赖邻居释放酶启动降解过程,分解大块有机质为小块。由于依赖邻居启动第一步降解过程,这种微生物可以保存能量。通过研究人员的电脑模拟,这种“欺骗性的”微生物放缓了有机质的降解速度,它们的存在增加了土壤富氮微生物物质的含量。

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  • 《草皮储存下微生物碳氮利用效率方面获新进展》

    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2024-10-28
    •     高寒草甸生态系统在全球碳氮循环与平衡过程中具有十分重要的作用。然而,由于人类活动的加剧,高寒草甸正面临严重的退化和破坏。草皮是一种宝贵而优质的生态恢复材料,因其具有优良的土壤资源和丰富的种子库,在生境恶劣且生长周期短的高寒地区具有广阔的应用前景。目前,虽然已有关注草皮移植恢复成效的研究,但普遍忽视了草皮储存过程的重要性。由于土地占用等原因,剥离的草皮往往无法及时进行移植回铺,进而需要储存一段时间。因此,草皮中植物、土壤和微生物等性质随储存过程的变化将决定草皮移植恢复是否成功。     基于此,中国科学院成都生物研究所植物功能生态与重大工程区乡土植被恢复创新团队,在四川省康定市新都桥镇开展了草皮储存试验,使用堆叠储存和平铺储存两种常见方法储存剥离的草皮,以自然完整的草甸作为对照(图1),探究了草皮储存对微生物碳、氮利用效率的影响,通过结合植物生物量、土壤和微生物特征,分析微生物资源利用效率对草皮储存的响应及其潜在影响机制。     结果表明,草皮储存显著降低了植物生物量、凋落物量和土壤pH,但增加了土壤养分水平。酶向量模型表明草皮储存导致微生物养分限制从氮向磷转变,并且堆叠草皮中碳限制高于平铺草皮。与自然草甸相比,草皮储存显著降低了微生物氮利用效率,但平铺草皮中微生物碳利用效率高于堆叠草皮。研究发现,微生物碳、氮利用效率直接受到养分失衡与酶化学计量的调控。本研究首次探究了草皮储存过程中微生物养分限制和资源利用效率的变化,通过比较两种储存方法,加深了对草皮储存的认识。这对于确定草皮的“保质期”、提升草皮恢复成效具有重要理论和实践价值。     相关成果以Stockpiling turf alters microbial carbon and nitrogen use efficiency on the Tibetan Plateau为题发表在Science of the Total Environment上。本研究由博士研究生黄龙、研究员包维楷、青年研究员李芳兰等人共同完成,受国家自然科学基金(No. 32271654)、中国铁路科技项目(2022KY07)和四川自然科学基金等联合资助(2024NSFSC0010)。
  • 《喀斯特生态系统中资源对土壤微生物的限制》

    • 来源专题:大气污染防治
    • 编译者:APC
    • 发布时间:2018-09-06
    • 关于土壤微生物资源限制的知识对于理解生态系统功能和过程以及预测生态系统对全球变化的响应是至关重要的。喀斯特生态系统在世界上分布广泛,在调节全球气候方面起着关键作用,然而喀斯特生态系统中微生物资源限制的模式和机制尚不清楚。通过对西南岩溶地区白云岩和石灰岩两种岩性类型下主要土地利用类型,即耕地、草地、灌丛和次生林的筛选,研究了岩溶地区微生物资源的限制性。生态酶化学计量学被用作微生物资源限制的指示器。总体而言,喀斯特生态系统中的土壤微生物受到碳和磷的限制,而不是氮。进一步分析表明,在土地利用和岩性类型上,碳和磷的限制模式是不同的。农田和森林微生物碳限量最大,草地最低,白云岩下微生物碳限量大于石灰岩下。白云岩区微生物磷限量由次生林向耕地递减,但石灰岩区各生态系统类型间差异不显著,说明岩性控制着微生物磷限量沿后农业演替的模式。本研究描述了岩溶生态系统微生物资源限制的一般模式,并认为岩性学可能为解释不同地区农业演替后微生物资源限制的变化提供了新的机制。