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前沿|资环学院生态系统生态学课题组在土壤碳稳定性对全球变化因子响应机制研究上取得重要进展

2020-06-18来源:资源与环境科学学院作者:资环学院

化石燃料的燃烧和大量氮肥的施用等人类活动导致全球气温升高、降水格局改变和大气氮沉降量增加。这些变化会同时影响植物的光合作用、植物地上、地下生产力和凋落物分解过程,很可能改变陆地生态系统土壤有机碳的储量和稳定性。到目前为止,对于单个全球变化因子对土壤有机碳稳定性的影响,已取得大量的研究成果。但是,多种全球变化因素交互作用对于有机碳稳定性的影响还研究较少,且潜在的生物地球化学机制并不清楚。

近日,我校资环学院生态系统生态学实验室在全球变化领域顶级期刊《Global Change Biology》发表了题为 “Interactive global change factors mitigate soil aggregation and carbon change in a semi-arid grassland”的研究论文。该研究依托黄土高原野外长期全球变化定位试验站(模拟增温,氮输入和降雨变化),在草地生态系统土壤有机碳对多种全球变化因子的响应机制研究取得重要进展。

结果表明,在没有氮肥输入的情况下,降水添加主要通过增加土壤可交换Mg2+含量(化学机制)和促进真菌生长(生物机制),显著增加了土壤团聚体稳定性。然而,氮肥输入抵消了降水增加引起的促进作用,主要是通过抑制真菌生长、改变土壤pH值和粘粒-Mg2+-有机质桥接作用。此外,增温通过促进植物根来源碳的输入,以及抑制真菌生长和土壤呼吸作用,增加了矿物结合的有机碳含量。该研究为干旱和半干旱草原中多种全球变化因素控制土壤碳稳定性的潜在机制提供了新的认识,也表明以往完全基于单因素试验观测得出的研究结论可能存在一定的片面性和局限性。

半干旱草地生态系统土壤团聚体对增雨和氮输入响应的概念图

该研究由南京农业大学生态系统生态学实验室、北卡罗来纳州立大学与中科院地球环境研究所合作完成,我校为通讯作者单位,博士生白彤硕为论文第一作者,中科院地球环境研究所王益博士为共同通讯作者,爱荷华州立大学的Steven J. Hall博士也参与了此项研究。据了解,生态系统生态学课题组长期从事土壤碳氮转化过程、植物-土壤微生物相互作用及其对全球变化的响应研究,在国家自然科学基金项目、973项目、国家重点研发计划项目以及人才项目等资助下,先后在Ecology Letters,New Phytologist,Global Ecology & Biogeography,Environmental International,和EnvironmentalMicrobiology等权威期刊上发表了一系列论文。


论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/gcb.15220


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