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简报贵州省农业科学院贵州省草业研究所生态园林室在揭示灌丛化草山草坡多功性和功能权衡方面取得重要进展,相关成果以“Shrub expansion raises both aboveground and underground multifunctionality on a subtropical plateau grassland: Coupling multitrophic community assembly to multifunctionality and functional trade-off”为题发表在《Front. Microbiol.》(TOP,二区)上。全球草地正经历灌木扩张。然而,地上和地下多样性,以及地下群落装配过程和多样性在形成灌丛化草地的多功能性和功能权衡方面的相对重要性仍然未知。近期,贵州省农业科学院贵州省草业研究所生态园林室丁磊磊团队在贵州亚热带高原灌木扩张草地上发现,灌木扩张显著增强了地上、地下和整个生态系统的多功能性。灌木扩张提高了植物物种丰富度,改变了土壤丰富亚群落和稀有亚群落的组装过程和物种丰富度。凋落物数量、灌木覆盖率、植物物种丰富度和碳限制显著解释了土壤微生物亚群落的组装过程。影响多功能性的不是土壤微生物物种丰富度,而是灌木扩张引起的枯枝落叶和植物物种丰富度增加所驱动的土壤微生物群落的组装过程。影响功能权衡的是土壤微生物物种的丰富度,而不是...
发布时间: 2024 - 01 - 25
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发布时间: 2021 - 08 - 20
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摘要:最近的研究强调,真菌菌丝残体是土壤C和N输入和储存的重要组成部分。因此,识别控制真菌残体分解的微生物群落和生态因子将为了解真菌有机质如何影响森林土壤C和养分循环提供关键的见解。我们调查了真菌残体上定殖的微生物群落的长期动态过程,利用不同网孔大小的培养袋以控制植物根系和微生物分解者的参与。在30个月的培养过程中,残体相关的细菌和真菌群落在分类和功能上都很丰富,寡营养细菌和根相关真菌(即ECM真菌、ERM真菌和内生真菌)的丰度在网袋分解后期增加。残体相关的β-葡萄糖苷酶活性在6个月时最高,而亮氨酸氨基肽酶在18个月时最高。基于渐近分解模型,根的存在与真菌残体最初更快的分解速率有关,但导致在稍后的采样时间内真菌残体保留的更多。这些结果表明,微生物群落组成和酶活性在分解真菌残体过程中保持动态变化,根系及其共生真菌导致微生物残体周转随着时间的推移而减慢。关键词:细菌,北方森林土壤,C循环,ECM真菌,ERM真菌,真菌残体,真菌,菌丝周转。研究背景:死亡的真菌菌丝(以下简称真菌残体)在土壤C、N循环中发挥着重要的作用。但迄今为止的大多数研究集中于短期的真菌残体质量损失以及与残体分解相关的早期定殖的微生物群落。考虑到真菌残体较难降解部分的长期存在,微生物分解者在何种程度上仍然活跃地占据这些部分尚不清楚。此外,很少有研究测量了与真菌残体分解相关的酶,这与基于序列的鉴定可以帮助确定不同微生物分解者群体的目标资源。最后,根系可以加速或延缓土壤有机质的分解。并且根系的存在也会影响各种与根系相关的微生物丰度,包括ECM真菌。然而目前尚不清楚随着时间的推移与根系相关的ECM真菌是如何影响真菌残体的。研究内容:基于此,本研究对含有真菌残体的网袋首先进行了高通量测序来识别6、18和30个月土壤培养后与真菌残体分解相关的细菌和真菌群落。其次,在同一采样时间内,定量了3种针对不同的C和N组分的酶(β-葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和N-乙酰葡萄糖苷酶)的活性。第三,重新分析了真菌残体质量损失率,以评估早期和后期取样时根系存在的潜在不同影响。研究方法:本研究在赫尔辛基大学Hyytiälä林业野外观测站和SMEAR II生态-大气关系测量站进行。将原位培养的Chondrostereum purpureum残体放入3种不同孔径(1、50、1000μm)的尼龙网袋中,再将网袋随机埋入有机层和矿质层之间,并于分解的第6、18和30个月时收获。研究结果:1. 与真菌残体相关的细菌和真菌群落01细菌OTU丰富度随时间增加相对稳定,而真菌群落的OTU丰富度随时间增加而增加(图1)...
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发布时间: 2021 - 08 - 20
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标题:Soil carbon persistence governed by plant input and mineral protection at regional and global scales论文id:https://doi.org/10.1111/ele.13723 原名:Soil carbon persistence governed by plant input and mineral protection at regional and global scales译名:区域和全球尺度上土壤碳持久性受植物输入和矿物保护影响期刊:Ecology LettersIF:8.665发表时间:2021.03.11第一作者:陈蕾伊通讯作者:杨元合主要单位:中国科学院植物研究所摘要阐明影响土壤有机质(SOM)持久性的潜在过程是预测土壤碳-气候反馈的前提。然而,大地理尺度上植物碳(C)输入调控多层土壤SOM存留的潜在作用仍然不清晰。基于在青藏高原开展的大尺度土壤放射性碳(Δ14C)测定,我们发现尽管表土层Δ14C与气候、矿物性质和SOM化学组成有重要的联系,植物C输入是造成表层土壤C不稳定的主要贡献者。与之相反,铁铝氧化物和阳离子的矿物保护在深层土壤SOM留存中更为重要。这些区域性的观测结果得到了全球土壤放射性碳数据库(ISRaD)的全球整合结果的证实。我们的研究结果阐明了植物C输入对不同土壤层SOM持久性的差异化影响,为模型更好地预测变化环境下多层土壤的C动态提供了新见解。研究背景土壤是陆地生物圈中最大的碳储量,在全球碳循环中具有举足轻重的地位。土壤碳的微小损失也可能强烈地影响大气二氧化碳(CO2)浓度,并触发对气候变暖的潜在正反馈。由于对土壤SOM的稳定和不稳定机制认识不足,有关土壤C命运的预测模型仍然存在很大不确定性。曾有报道表示地球系统模型高估了土壤C周转率超过6倍,部分原因是这些模型缺乏对SOM稳定机制的完整描述。因此,要准确预测土壤C动态及其对气候变暖的潜在反馈,就必须深入了解大地理尺度上SOM持久存在的潜在机制。放射性碳(14C)是研究不同时间尺度碳动力学的有效工具。土壤放射性碳含量已被广泛认可用以表征SOM持久性。基于14C,先前的研究已经提出了影响SOM稳定或不稳定的多种因素。其中,气候通常被视为一个重要的调控因素,例如,冻结温度和水淹条件有助于SOM的长期储存。除了气候调节外,由于SOM内在的化学顽抗性,SOM性质也可以通过选择性保护来调节土壤C动态,并且矿物-有机复合体的形成能抑制SOM分解。此外,以凋落物和根际沉积物形式的植...
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发布时间: 2021 - 08 - 20
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标题:Permafrost nitrogen status and its determinants on the Tibetan Plateau论文id:https://doi.org/10.1111/gcb.15205原名:Permafrost nitrogen status and its determinants on the Tibetan Plateau译名:青藏高原多年冻土氮素状况及其决定因素期刊:Global Change BiologyIF:10.863(2020)发表时间:2020年6月7日第一作者: Chao Mao通讯作者:杨元和主要单位:中国科学院大学,中国科学院植物研究所摘要:It had been suggested that permafrost thaw could promote frozen nitrogen (N) release and modify microbial N transformation rates, which might alter soil N availability and then regulate ecosystem functions. However, the current understanding of this issue is confined to limited observations in the Arctic permafrost region, without any systematic measurements in other permafrost regions. Based on a large-scale field investigation along a 1,000 km transect and a laboratory incubation experiment with a 15N pool dilution approach, this study provides the comprehensive evaluation of the permafrost N status, including the available N content and related N transformation rates, across the Tibetan alpine permafrost region. In contrast to the prevailing view, our results showed that the Tibet...
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发布时间: 2021 - 08 - 20
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标题:Global meta-analysis shows pervasive phosphorus limitation of aboveground plant production in natural terrestrial ecosystems 论文id:10.1038/s41467-020-14492-w原名:Soil carbon persistence governed by plant input and mineral protection at regional and global scales译名:自然陆地生态系统地上植物生产力普遍受到磷限制期刊:Nature CommunicationsIF:12.212发表时间:2020.01.30第一作者:侯恩庆通讯作者:侯恩庆,温达志主要单位:中国科学院华南植物源   摘要:热带地区地上植物生产普遍被认为受到P限制,而其他地区P限制则很少发生。本研究发现磷限制可能是更加广泛的存在及其强度可能比以往预测的更强。Meta分析结果显示在652个施磷野外试验中,近半数研究(46.2%)表明P显著地限制了植物地上部分生产力。在全球范围内,P添加使陆地生态系统地上植物产量增加了34.9%,比之前预测的增加了7.0 ~ 15.9%。相比之下,在农田中,添加P仅使地上植物产量增加了13.9%,这可能是由于历史施肥所致。不同气候带和地区对磷的限制程度也不同,并受气候、生态系统特性和施肥制度的影响。除证实热带地区普遍存在P限制外,我们的研究还表明其他地区也通常存在磷限制,表明了以往的研究低估了改变磷供应对陆地生态系统地上植物生产的重要性。研究背景:陆地地上植物生产力受到养分限制已被广泛承认。在陆地生态系统中,氮被认为是最重要的限制养分,而P尽管也是重要的限制养分,但其主要发生在风化作用强烈的热带低海拔地区。然而目前更多的研究发现P限制可以发生在苔原地区、温带风化作用强烈地区,这些发现对上述观点提出了挑战。目前为止,对于P在怎样的条件下限制陆地地上植物生产的认识人不清楚。因此,在耦合模型相互比较项目(CMIP5)第五阶段的数十个模型中,没有一个代表陆地磷生物地球化学,这导致了21世纪陆地碳汇强度的估算存在很大的不确定性。本文报道了陆地生态系统地上植物产量的分布、大小和驱动因素。为此,我们使用了一个收录了从1955年至2017年发表的285篇论文汇编而成的652个P添加原位实验数据的全球数据库。该数据库涵盖了所有陆地生态系统的主要类型,包括自然陆地生态系统(436个森林、草原、苔原或湿地实...
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发布时间: 2021 - 08 - 20
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论文ID:英文名:Organo–organic and organo–mineral interfaces in soil at the nanometer scale译名:纳米尺度下土壤有机-有机和有机-矿物界面期刊:Nature communicationsIF: 14.919发表时间:2020.11.30第一作者:Angela R. Possinger通讯作者:Johannes Lehmann主要单位: 康奈尔大学摘要:土壤碳(C)库的能力大小是由有机质和矿物相之间的相互作用介导的。然而,以往研究提出的有机质在团聚体有机矿物微结构内的层状积累尚未得到必要的纳米尺度空间分辨率的直接可视化证据。与以往研究报道的C官能团有序梯度不同,本研究识别了无序的微米大小的有机相。利用低温电子显微镜和电子能量损失光谱(EELS),我们比较了有机-有机界面和有机-矿物界面的差别。在有机界面上检测到个位纳米尺度的C形成层,显示烷基C和氮(N)富集(分别为4和7%)。在有机-矿物界面,N和氧化C的富集率分别为88%(72 ~92%)和33%(16 ~53%),显示出与有机-有机界面不同的稳定过程。然而,两种界面类型的N富集表明,富N残基促进更高的SOC吸存。研究背景:土壤有机碳(SOC)在全球碳循环中是一个关键的储层,这强调了理解土壤有机质(SOM)持久性的过程的重要性,从全球(如气候)到非常精细的尺度(如有机矿物表面相互作用)。提高对土壤有机质持久性驱动因素认识,包括土壤有机质保护机制,有助于更好地预测全球环境变化下土壤碳库的变化。SOM和矿物相的相互作用导致较低的微生物可达性和可分解性,这被认为是SOM稳定的主要过程。在土壤微团聚体和孔隙结构尺度上,土壤有机质、土壤物理结构和微生物分布的空间和化学异质性得到了较好的研究(图1a)。与微团聚尺度的异质性相比,微米级有机矿物组合的SOM成像和光谱显示SOM具有不同的组分构成,相对均匀、有序的层,且在更小的微米空间尺度上,OM组成与矿物表面的距离有明显的关系(图1b)。以前使用的成像和光谱技术的分辨率(30~50 nm)可能过于粗糙,无法分辨或描述嵌入有机矿物组合中的OM组分之间的界面(图1b)。在相关纳米尺度上,自然土壤样品有机-有机和有机-矿物界面化学组成还没有被直接可视化或描述。SOM与半结晶活性铁(Fe)和铝(Al)矿物表面之间的关联被认为有助于在广泛变化的土壤类型中长期保持和积累SOM。铁铝矿物有机复合体的形成与活性铁铝与氧化官能团和含氮生物分子的优先反应有关。然而,考虑到OM分布的亚微米空间尺度及其化...
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