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前沿|資環學院生態系統生態學課題組在土壤碳穩定性對全球變化因子響應機制研究上取得重要進展

2020-06-18來源:資源與環境科學學院作者:資環學院

化石燃料的燃燒和大量氮肥的施用等人類活動導致全球氣溫升高、降水格局改變和大氣氮沉降量增加。這些變化會同時影響植物的光合作用、植物地上、地下生產力和凋落物分解過程,很可能改變陸地生態系統土壤有機碳的儲量和穩定性。到目前為止,對于單個全球變化因子對土壤有機碳穩定性的影響,已取得大量的研究成果。但是,多種全球變化因素交互作用對于有機碳穩定性的影響還研究較少,且潛在的生物地球化學機制并不清楚。

近日,我校資環學院生態系統生態學實驗室在全球變化領域頂級期刊《Global Change Biology》發表了題為 “Interactive global change factors mitigate soil aggregation and carbon change in a semi-arid grassland”的研究論文。該研究依托黃土高原野外長期全球變化定位試驗站(模擬增溫,氮輸入和降雨變化),在草地生態系統土壤有機碳對多種全球變化因子的響應機制研究取得重要進展。

結果表明,在沒有氮肥輸入的情況下,降水添加主要通過增加土壤可交換Mg2+含量(化學機制)和促進真菌生長(生物機制),顯著增加了土壤團聚體穩定性。然而,氮肥輸入抵消了降水增加引起的促進作用,主要是通過抑制真菌生長、改變土壤pH值和粘粒-Mg2+-有機質橋接作用。此外,增溫通過促進植物根來源碳的輸入,以及抑制真菌生長和土壤呼吸作用,增加了礦物結合的有機碳含量。該研究為干旱和半干旱草原中多種全球變化因素控制土壤碳穩定性的潛在機制提供了新的認識,也表明以往完全基于單因素試驗觀測得出的研究結論可能存在一定的片面性和局限性。

半干旱草地生態系統土壤團聚體對增雨和氮輸入響應的概念圖

該研究由南京農業大學生態系統生態學實驗室、北卡羅來納州立大學與中科院地球環境研究所合作完成,我校為通訊作者單位,博士生白彤碩為論文第一作者,中科院地球環境研究所王益博士為共同通訊作者,愛荷華州立大學的Steven J. Hall博士也參與了此項研究。據了解,生態系統生態學課題組長期從事土壤碳氮轉化過程、植物-土壤微生物相互作用及其對全球變化的響應研究,在國家自然科學基金項目、973項目、國家重點研發計劃項目以及人才項目等資助下,先后在Ecology Letters,New Phytologist,Global Ecology & Biogeography,Environmental International,和EnvironmentalMicrobiology等權威期刊上發表了一系列論文。


論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/gcb.15220


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