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揭示增温和干旱对高寒草地底层土壤微生物过程的影响

发布时间: 2021-02-22

      全球一半以上的土壤有机碳贮存在深度超过30cm的底层土壤中,底层土壤碳库对气候变化的响应是当前全球变化生态学的研究焦点之一。近期研究表明,高寒草地表层和底层土壤有机质的降解及新碳封存对增温和干旱具有不同响应。然而,增温和干旱对底层土壤微生物碳过程的影响尚不明确。 

  冯晓娟研究组与合作者利用青藏高原海北站的长期增温控水实验平台,结合添加13C标记凋落物的土壤培养实验,通过微生物活体和残体标志物13C与胞外酶活性分析,对比研究了表底层土壤微生物作为土壤有机碳“分解者”和“贡献者”的响应。研究发现,与对照相比,五年的增温和干旱处理显著抑制了底层土壤中有机氮水解酶(亮氨酸氨基肽酶)的活性,降低了无机氮素(及水分)的可利用性,从而增强了微生物氮限制。通过以上影响,增温和干旱处理进一步抑制了底层土壤微生物对土壤有机碳以及植物凋落物的矿化能力,并且降低了微生物碳利用效率和残体积累效率,而对表层土壤微生物过程没有影响。以上结果表明,在增温和干旱条件下,高寒草地底层(而非表层)土壤微生物变得“又懒又低效”。由于增温提高了该地区高寒草地的地下生产力,因此增加的植物根系输入和减弱的微生物活性都有利于底层土壤碳库积累。在底层土壤氮限制加剧的背景下,植物生产力和底层土壤碳库积累的可持续性仍值得进一步研究。 

  该研究成果于202122日在线发表于国际学术期刊Global Change Biology。博士生朱二雄和已毕业博士生曹朕娇为论文共同第一作者,冯晓娟研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。 

  文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/gcb.15541 

增温和干旱对高寒草地底层土壤微生物过程的影响及其关键途径