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科研动态

东北农牧交错带造林后混合凋落物输入对农田土壤碳循环的影响

作者:奈曼站   更新时间:2021-09-24

上世纪八十年代,为了有效遏制土地退化和沙尘暴,我国东北地区建设防风固沙林和农田防护林,形成了典型的农--草复合生态系统。但是,复合系统内树叶、灌从叶凋落物在风力或者其他外力作用下,汇集到农田低洼地,产生土壤激发效应,这可能对原有的土壤碳平衡产生显著影响。因此,量化激发效应强度以及探究激发效应的影响机制,对于复合生态系统土壤碳循环,尤其是农田土壤有机碳保持具有重要意义。

    基于此,中国科学院奈曼沙漠化研究站研究团队在东北农牧交错带典型区域内设置杨树叶、差不嘎蒿和小叶锦鸡儿叶凋落物及其混合凋落物添加到农田土壤的培养实验。在测定输入凋落物的常量和微量组分含量的基础上,分析了凋落物化学性质与土壤激发效应的关系,以及关键土壤细菌和真菌物种对凋落物化学性质的响应。研究结果显示,激发效应占土壤有机碳矿化的48.8%,说明激发效应对碳循环的影响较大,应该被纳入陆地生态系统碳循环模型。此外,凋落物常量组分直接影响激发效应强度,而凋落物微量组分通过改变微生物群落组成而间接影响激发效应强度。最后,逐步回归模型显示,凋落物氮含量和纤维素含量直接影响激发效应强度(P < 0.001R2=0.279),而变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、酸杆菌门和虫囊菌纲显著影响激发效应强度(P < 0.001) ,其解释率为40.7%

相关成果以The response of critical microbial taxa to litter micro-nutrients and macro-chemistry determined the agricultural soil priming intensity after afforestation为题发表于Frontiers in Microbiology期刊(IF=5.64)。中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站博士生杨红玲为第一作者,李玉霖研究员为通讯作者。该研究获得中国科学院战略重点项目(Grant No.XDA23060404)和国家自然科学基金(32071845)等项目的资助。

原文链接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2021.730117/full


1. 影响激发效应强度的关键凋落物化学性质和微生物物种模型


1. 不同凋落物处理中土壤有机碳矿化、凋落物分解、激发效应和激发效率的量化(颜色深浅表示凋落物物种数,不同字母表示处理间的差异P<0.05)。



2. 基于Lefse的关键物种分析 (Threshold of > 4 and a P-value < 0.01 were shown)



3. 关键微生物物种与土壤碳矿化、凋落物分解、激发效应和激发效率的相关性分析。数字表示Spearman’s相关性。



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