科研⼈员揭示养分平衡调控⼟壤激发效应的微⽣物机制

来源: 中国科学院华南植物园

发布日期: 2023-10-23 07:31:53

中国科学院华南植物园的研究团队通过长期养分添加控制实验,揭示了养分平衡通过与微生物互作影响土壤激发效应的机制,特别是植物类型对养分添加效果的影响,以及微生物碳利用率、群落活性、功能基因丰度和酶活性的提高。

⼤⽓氮沉降导致的⼟壤养分失衡,对微⽣物介导的⼟壤碳循环过程产⽣重要影响。然⽽,养分平衡如何通过与微⽣物互作,进⽽影响⼟壤激发效应(即活性碳输⼊对⼟壤有机质分解速率的改变)缺乏机制性研究。

中国科学院华南植物园恢复⽣态学任务团队基于⼴东鹤⼭森林⽣态系统国家野外科学观测研究站的⻓期养分添加控制实验平台,对⻓期养分添加的⾖科和⾮⾖科植物⼟壤进⾏了13C标记的葡萄糖培养实验,系统研究了⼟壤养分添加和植物类型调控⼟壤激发效应微⽣物学机制。

研究发现:葡萄糖的添加会加快⼟壤有机质的降解速率,导致正激发效应,且不受养分添加和植物类型的影响;养分添加对⼟壤激发效应的影响与植物类型相关,即在⾮⾖科植物⼟壤中,只有氮磷同时添加的情况才会导致⽐对照更⾼的正激发效应,⽽对于⾖科植物⼟壤,磷添加和氮磷同时添加均可诱发更⾼的正激发效应;借助DNA稳定同位素探针和⾼通量定量PCR技术,发现⼟壤激发效应与微⽣物碳利⽤率的提⾼相关,同时伴随着微⽣物群落活性、养分循环功能基因丰度和酶活性的提⾼。

研究表明,⼟壤氮磷养分平衡对⼟壤激发效应影响,依赖于根际微⽣物群落的组成和功能。该研究揭示了植物与根际微⽣物群落互作在调控⼟壤碳循环对养分平衡的响应中的作⽤,在微⽣物的⻆度深化了⼟壤激发效应调控机制的认知,这对预测未来⽓候变化导致的养分输⼊的不平衡,以及对区域森林⽣态系统的潜在影响具有重要的科学价值。相关研究成果近期在线发表在《国际微⽣物⽣态学学会杂志》(The ISME Journal)上。

中国科学院城市环境研究所、沈阳应⽤⽣态研究所、⽣态环境研究中⼼以及澳⼤利亚⻄澳⼤学、美国⽥纳⻄州⽴⼤学、⻄班�牙巴塞罗那⾃治⼤学和美国康奈尔⼤学等的研究⼈员参与部分⼯作。研究⼯作得到国家⾃然科学基⾦和中国博⼠后科学基⾦等的⽀持。

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