《土壤有机质分解的温度敏感性与微生物群落的关联取决于土壤组分》

  • 来源专题:耕地与绿色发展
  • 编译者: 张毅
  • 发布时间:2024-11-21
  • 2024年8月,中国科学院植物研究所等机构揭示了不同土壤组分微生物对土壤有机质(SOM)分解的温度敏感性(Q10)的关联。基于青藏高原大规模的表层土壤采样,结合SOM分馏和实验室培养,发现与矿物结合态有机质(MAOM)相比,颗粒态有机质(POM)具有更高的Q10和更丰富的微生物多样性,并且受细菌群落组成的影响。这些发现强调了在地球系统模型中加入SOM分级相关的微生物特性以及与Q10的关联,去准确预测陆地碳与气候反馈的必要性。相关成果以Linkage between temperature sensitivity of SOM decomposition and microbial communities depends on soil fractions发表在《Global Change Biology》上。
  • 原文来源:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.17456
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    • 土壤有机质长期以来被认为是古代碳的半永久储存库,他可能比以前想象的更易于受到气候的影响。植物通过光合作用将固定碳的40%-60%储存在根部,其中大部分被与根相联系的土壤根部微生物分泌和利用。大气中升高的二氧化碳(CO2)浓度反映了这种增加的数量,并改变释放到土壤的根系分泌物成分。 在3月30日发表在《Nature Climate Change》杂志的一项新研究中,科学家已经发现普通根的分泌物草酸可以通过非常规机制促进土壤碳流失,即通过从与矿物质相结合的物质中释放有机化合物这一机制。 根系分泌物引起的土壤碳损失通常归因于“激发”—— 由于土壤新碳增加导致在本地土壤有机碳微生物矿化的短期增加。 过去的研究已经表明气候变化增加了进入土壤的根系分泌有机合物。最近的实验研究表明根系分泌物输入增加可能引起土壤碳的净损失。这种微生物碳的矿化刺激或“激发,通常可由次级代谢解释,即根系分泌物对土壤碳分解提供了一个易于生物利用的能源供应。 “我们的劳伦斯学者Marco keiluweit展示一种替代机制可以产生同等的或更大程度的碳损失。”劳伦斯利弗莫尔国家实验室科学家兼该论文的共同作者珍妮佛•佩特岭说。“通过提高微生物访问以前矿物保护化合物,一些根系分泌物发展了加速碳损失的间接机制,不是简单地增加能量上更有利的基质。 “我们的研究结果提供了耦合生物和非生物机制的“激发”现象的新视角,并且挑战了与矿物相结合的碳是受保护且并未参与微生物千年时间尺度循环的假设”她说。 “我们的研究揭示了一种气候相关的“激发”机制,植物分泌物对抗强大的受保护的矿物-有机物连结体,促进土壤系统碳的损失,”Pett-Ridg说。“如果根分泌率对气候变化的响应正如预测的那样,那么CO2浓度升高不仅可以刺激分泌,他也会改变那些分泌化合物释放到土壤中的成分,并增加根部区域金属和有机物的运移。”
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    • 森林凋落物是影响土壤微生物群落和有机碳含量的重要因素,但其作用的程度和机制尚不清楚,研究该问题对于分析森林生态系统碳循环和资源管理具有重要意义。研究凋落物去除与添加处理下土壤有机碳含量与土壤微生物对碳源利用的差异,明确凋落物去除与添加对土壤微生物群落代谢功能及其多样性的影响,探究不同处理下SOC含量变化的土壤微生物群落代谢机理。选取承德市雾灵山1405-1435 m海拔范围内核桃楸-蒙古栎混交林的表层土壤,采用室内培养结合Biolog-ECO方法,测定了培养第21天的土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量及微生物群落的AWCD值、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、McIntosh均匀度指数、Pielou丰富度指数,分析培养期内凋落物的不同处理下SOC含量与微生物功能多样性的变化特征。结果表明:1)不同凋落物处理对SOC含量与土壤微生物群落多样性具有显著影响(P<0.05),DL > HL > NL > CK;2)不同凋落物处理下土壤微生物群落代谢活性和土壤微生物对碳源的利用程度具有显著差异(P<0.05),碳水化合物类和氨基酸类是土壤微生物的主要碳源;3)不同处理的SOC含量与土壤微生物多样性具有正相关关系。双倍凋落物添加在短期内对土壤微生物多样性影响难以达到显著水平且在一定程度上对土壤微生物的代谢活性具有抑制作用,土壤微生物群落功能多样性对SOC含量具有重要影响。