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沈阳生态所在土壤有机碳形成的微生物学机制研究取得进展

撰稿: 沈阳应用生态研究所 发布时间:2021-02-20

  微生物是土壤碳循环的重要驱动者,一方面微生物通过分解土壤有机质获得自身生长所需要的养分和能量,另一方面微生物死亡后其残留物也是土壤有机碳的重要组成部分。近年来对微生物死亡残留物与土壤有机碳关系的研究逐渐增多,但是微生物自身的生理属性是否影响微生物的死亡残留物量、如何构建活体微生物、微生物死亡残体和土壤有机碳形成间的关系等研究还比较欠缺。

  基于此,沈阳生态所生物地球化学组以中国东部南北分布的16个森林生态系统为研究对象(图1),选取土壤微生物碳利用效率、微生物量周转速率和微生物生物量作为微生物生理参数,选取氨基糖作为微生物死亡残留物指标,分析区域尺度下气候、土壤条件、微生物特性等生物和非生物因素对土壤有机碳形成的影响。研究发现,1)土壤有机碳与微生物生物量碳、氨基糖含量均呈显著正相关关系,而与年均气温和降水均呈显著负相关关系(图2);2)一般线性模型结果显示,具有微生物碳利用效率、周转速率和微生物残留物的模型能够更好的模拟土壤有机碳含量的变化;3)结构方程模型结果显示,气候因子、土壤因子主要通过调控微生物生物量碳库和微生物残留物碳库的大小间接影响土壤有机碳形成(图3)。研究成果为分析大尺度上微生物群落结构、微生物生理属性以及微生物死亡残留物对土壤有机碳的影响提供重要的研究思路。

  该研究成果以“Large-scale importance of microbial carbon use efficiency and necromass to soil organic carbon”题发表在Global Change Biology上。沈阳生态所王超副研究员与曲聆瑞博士生为共同第一作者,白娥研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金重点项目、中科院青促会项目(王超)、国家青年拔尖人才支持计划(白娥)等的资助。

 

  图1 研究样点分布及研究思路模型

 

  图2 土壤有机碳与气候、微生物生物量、氨基糖含量之间的关系

 

  图3 具有微生物生理属性和死亡残留物的土壤有机碳模型