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文献解读原名:Rhizosphere as a hotspot for microbial necromass depositioninto the soil carbon pool译名:根际是微生物残体进入土壤碳库的热点区期刊:Journal of EcologyIF: 5.3发表日期:2024.11.15第一作者:汪其同背景森林土壤是陆地生态系统最大的有机碳(SOC)库,高效发挥森林土壤碳汇功能是实现“双碳”战略目标的重要途径之一。相应地,科学认识森林土壤固碳过程与调控机制已成为当前森林生态学、土壤学领域重要的前沿基础科学问题与林业碳汇功能适应性管理的核心现实需求。近年来不断涌现的证据表明,微生物通过合成代谢而迭代积累的微生物残体很大程度上主导了SOC的长期积累和固持。其中,由于根源C持续输入在根系周围的根际微域形成了一个独特而又典型的微生物热点区,并伴随着更快的微生物生长和更强的微生物代谢活性,进而导致根际区微生物残体对长期SOC积累贡献能力比非根际区更为突出和明显。然而,目前大多研究通常将根际和非根际土壤视为一个均质有机体,而缺乏针对根际区SOC形成过程与稳定性机制的专一性试验研究,导致根际区土壤碳动态过程及其生态重要性在很大程度上未被探索和了解,已成为森林土壤碳汇功能变化认知最少且极为薄弱的关键环节之一。基于此,中国科学院成都生物研究所尹华军研究团队通过系统收集青藏高原典...
发布时间: 2024 - 11 - 29
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发布时间: 2022 - 04 - 20
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原名:Resource limitation and modeled microbial metabolism along an elevation gradient译名:微生物资源限制和模拟代谢活性沿海拔梯度的变化规律期刊:CatenaIF:5.198发表时间:2021.10第一作者:Zhang, SH摘要土壤微生物对全球碳—气候反馈具有重要影响,同时其代谢活性通常受到养分有效性的限制。海拔变化对土壤微生物群落具有重要影响,但其对微生物资源限制的影响及其对碳动态的调控机制尚未阐明。本研究中,我们在秦岭(Qinling Mountains)沿海拔梯度从1308 – 2600 m之间设置了6个梯度进行土壤取样,通过测定和计算胞外酶化学计量比并模拟微生物代谢以揭示土壤微生物沿海拔梯度的资源限制特征和主要代谢过程(如:有机碳分解速率和微生物呼吸速率)的变化规律。还测定了年平均气温(MAT)、年平均降水量(MAP)、土壤总C:N:P比值、土壤有效养分以及微生物生物量等环境指标。结果表明:该地点的土壤微生物均受到N限制,并且随着海拔升高,土壤微生物N限制显著增强。随着海拔升高,有机碳分解速率(M)和微生物呼吸速率(Rm)显著降低。这表明,由海拔变化引起的温度升高可能缓解了微生物N限制并导致土壤C释放增加。冗余分析(RDA)表明,MAT和土壤养分化学计量比(尤其是DOC:TDN)是解释土壤微生物资源限制特征和主要代谢过程沿海拔梯度变化的主要环境因子。综上,本研究表明,由于土壤C:N比值的变化,高海拔地点的微生物遭受更强的N限制,可能有利于土壤有机碳积累,该结果为气候变暖背景下微生物介导的土壤C释放过程提供了见解。研究背景温度是微生物代谢过程的主要驱动因子并决定了微生物利用养分的能力。因此,了解微生物过程如何响应温度变化,对于预测气候变化对微生物养分获取的影响具有重要意义。随着海拔升高,环境温度下降,因此沿海拔梯度取样有助于阐明微生物养分获取和代谢特征对温度变化的响应机制。尽管一些研究已经表明微生物特性对海拔引起的温度变化响应十分敏感,而这种响应直接受到海拔变化引起土壤养分有效性变化的影响。但海拔变化对微生物资源限制和代谢特征的具体影响机制还未阐明。为了理解微生物资源的限制和微生物代谢过程,并揭示其沿海拔梯度变化的潜在机制,我们在中国太白山(Taibai Mountain of China)进行了沿海拔梯度的土壤取样。并提出以下假设:1.该地区的土壤微生物可能受到N和P限制的影响,且N和P限制相对影响可能随着海拔变化而变化;2.土壤微生物资源限制和主要微生物过程可能受到气候因...
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发布时间: 2022 - 04 - 13
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基本信息:原名:Plant-derived lipids play a crucial role in forest soil carbon accumulation译名:植物源脂类在森林土壤碳积累中发挥至关重要的作用期刊:Soil Biology and Biochemistry2020年影响因子: 7.609在线发表时间:2022.3.24第一作者:Guohua Dai通讯作者:Xiaojuan Feng第一单位:中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室研究背景植物和微生物残体是土壤有机碳的两种主要来源。虽然最近的研究广泛地监测了微生物残体在不同生态系统中的分布,但植物残体(特别是非木质素成分)对有机碳积累的贡献尚不清楚,特别是在占全球土壤碳储量50%的森林中。填补这一知识空白将有助于我们更好地理解SOC积累模式及其对土地利用变化的响应。研究方案本研究采集了从南部阔叶林到北部针叶林范围内的中国17个主要的森林类型的0-10cm的矿质上层土壤(Fig.1),分析了中国森林土壤中植物和微生物来源的脂类生物标志物(游离脂类和可水解脂类),并将其在有机碳中的分布与木质素酚类物质进行了比较,并进一步与全球分布森林和草地土壤中木质素酚类和氨基糖类的分布特征进行了比较。综合评价了森林类型和环境因素对植物和微生物残体在驱动有机碳积累中的相对重要性。提出两个假设:(1)与草地相比,植物源成分在森林有机碳积累中的作用更大; (2)与木质素相比,植物源脂类对森林有机碳积累的贡献更大,因为植物脂类对土壤矿物质具有较高的亲和性。主要研究结果在全球尺度上,森林土壤微生物残体含量显著低于草地,表明植物源组分对森林土壤有机碳的贡献较大。然而,木质素酚类物质与土壤有机碳含量呈负相关关系,在土壤有机碳积累过程中并没有发挥重要作用。相反,在调查的中国森林中,叶源和根源的可水解脂类所占的土壤有机碳比例远高于木质素酚,甚至高于草地土壤。此外,与木质素酚相比,森林土壤有机碳含量和可水解植物脂质相对丰度均随土壤pH的降低、活性铁和铝含量的增加以及木质素氧化(以酸醛比表示)的增加而增加。这些结果表明,随着木质素分解的增加,植物脂质和有机碳通过氧化保护积累。Fig. 1 Location of 17 sampling sites (a) of Chinese forests underlain by China’s vegetation map (1:1000000) and global distribution of soil lignin phenol and amino sugar meas...
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发布时间: 2022 - 04 - 08
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文献基本信息原名:Farmland abandonment decreases soil bioavailable phosphorus but increases organic phosphorus in the mid-hills of Nepal译名:在尼泊尔丘陵地区,退耕减少了土壤生物有效磷,但增加了土壤有机磷作者:Xin Tian,et al.期刊:Catena2021年影响因子/JCR分区:5.198/Q1发表时间:2021.12一、关键词土地利用变化;磷组分;生物有效磷;磷供应;山地生态系统。二、研究主题与背景(1)背景:全球土地利用变化受到人类活动的综合调控,但山地土地利用变化对土壤磷循环影响的方向和程度尚不清楚。(2)主题:研究四种不同土地利用(农田、弃耕地、森林)的土壤生物有效磷的的浓度何储量的变化以及其供应途径的影响。三、科学问题或科学假说(1)科学问题:在这种气候背景下,退耕还林对土壤磷转化及生物有效性的影响?(2)科学假说:由于人工肥料的缺乏,土壤磷的生物有效性和储量会下降,同时由于退耕后土壤侵蚀,磷的流失也会增加;退耕后土壤磷组分变化显著,由于凋落物投入的增加,有机磷组分相对于无机磷组分增加。四、材料与方法A.试验样地与实验设计位于尼泊尔典型丘陵,采集四种不同土地利用类型的样品(农田,弃耕农田,灌丛,森林),在每个采样点均设置10X10m的样方,采集0-10cm土层的土壤样品。样品一份保存在4◦C,用于分析土壤磷组分和微生物生物量磷(MBP)和土壤水分。另一份是风干土壤,用于土壤理化性质分析。B. 土壤理化性质分析土壤水分;土壤pH;土壤质地;SOC;TN;TP;Olsen PC.无定形铁/铝    使用酸式乙二酸铵提取,并用ICP-AES进行测定。D. 土壤磷组分采用顺序提取法测定土壤中P的含量,Hedley 1982:9种组分对于磷的生物有效性贡献存在不同意义。E.数据分析 所有数据进行正态检验和方差齐性检验,K-W非参数检验用于区分不同土地利用类型土壤性质的差异;RDA分析用于模拟土壤P组分与相关环境因子的关系(地形、理化性质);结构方程模型(SEM)用于评估土地利用类型如何影响土壤P组分并探究调控土壤P有效性的关键途径。五、结果(1)土壤基本理化性质土壤呈酸性,pH为6.0-6.5,其中农田土壤的pH相较于森林和弃耕土壤更高。森林的土壤水分更高。SOC在4种土地利用方式中表现出明显的差异,森林土壤中最高,TN在4种土地利用方式中差异不大,在农田中...
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发布时间: 2022 - 03 - 29
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原名:The path less taken: Long-term N additions slow leaf litter decomposition and favor the physical transfer pathway of soil organic matter formation译名:长期N添加减缓了凋落叶分解,并促进土壤有机质形成的物理转移期刊:Soil Biology and BiochemistryIF:7.229发表时间:2022第一作者:Brooke A. Eastman通讯作者:Brooke A. Eastman合作作者:Brooke A. Eastman, Mary Beth Adams, William T. Peterjohn主要单位:Department of Biology, West Virginia University, Life Sciences Building, 53 Campus Drive, Morgantown, WV, 26506, USA Northern Research Station, USDA Forest Service, 180 Canfield Street, Morgantown, WV, 26506, USA 研究背景:SOM及其相关的土壤生物地球化学过程对氮添加的响应对于预测全球土壤C库对环境变化的响应至关重要。将土壤有机质(SOM)的形成理解为土壤微生物获取有机植物输入与化学抵抗和矿物组合保护之间的平衡,可以极大地改善我们对陆地碳库的预测。然而,对于控制SOM形成和不稳定的过程,以及这些过程如何受到持续的氮沉降的影响,我们的认识仍然存在不足。为了评估长期氮沉降增加如何影响凋落物分解和土壤有机质不同组分中的分布,我们在一个长期的N施肥试验区,将交替移植凋落叶分解研究与SOM在矿物结合(MAOM)和颗粒有机物质(POM)组分中的分布相结合,用于理解高氮输入条件下SOM的形成和失稳。科学假设:1)凋落叶移植到氮处理土壤中的分解速度较慢,尤其是高木质素和/或低氮含量的凋落叶;2)添加氮的表层矿质土壤中POM的比例较高,这是由于植物凋落物中存在较多的微生物分解的颗粒状凋落物;3)添加氮的表层矿质土壤中MAOM的比例较高,这是由于微生物CUE增加所致。研究结果:结果表明,无论初始凋落物来自哪个流域,近30年的N添加都使施肥流域凋落叶分解速率降低了约11%。分解速率变化造成一个明显结果是,施肥小流域土壤轻颗粒有机质中SOM的比例比无施肥小流域高40%左右,且与土壤碳氮比呈正相关。总的...
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发布时间: 2022 - 03 - 22
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原名:Atmospheric nitrogen deposition to global forests: Status, impacts andmanagement options译名:全球森林的大气氮沉降: 现状、影响和管理方案期刊:Environmental PollutionIF:8.071发表时间:2021年4月13日第一作者:Enzai Du通讯作者:Enzai Du(enzaidu@bnu.edu.cn)合作作者:Mark E. Fenn , Wim De Vries , Yong Sik Ok主要单位:1.前言:氮(N)及其化合物和反应的发现,促进了人类从18世纪开始对氮循环的认识。由于Habere Bosch工艺的发明将N2转化为氨(NH3),即大大增加了用于粮食生产的N肥,从而维持了此后全球人口的增长。反过来,人口增长进一步推动了化石燃料的燃烧,并增加了作为副产品的氮氧化物(NOx)在大气中的排放。总的来说,人类活动产生的活性氮极大地增加了活性氮对环境的损失,并导致了一系列的环境影响。森林覆盖了全球约三分之一的陆地表面,提供多种生态系统服务(例如,保持土壤、水和生物多样性)以及基本的文化或精神价值。通过大气沉降的新N输入可对森林生态系统既有有利影响,也有有害的影响,例如在N限制条件下刺激碳(C)固存、物种多样性的丧失、土壤酸化和养分失衡等。因此,从区域尺度到全球尺度,了解N沉降的现状以及N沉降的变化对森林生态系统结构和功能的影响具有重要意义。这对于预测森林生态系统服务的未来变化,更好地指导森林管理,提高天然林和人工林的生态弹性至关重要。本文综合了10篇论文最近的前沿研究:1)氮沉降对全球森林的特征,2)氮沉降对森林结构和功能的影响,3)森林生态系统对氮沉降区域趋势的响应,4)减轻氮沉降对森林生态系统负面影响的管理方案(框架见图1)。图1. 森林生态系统中氮(N)沉积的模式、影响和管理方案。此图概括了本文的框架。2. 氮沉降对全球森林的状况、影响和管理方案2.1.全球森林氮沉降的空间变异森林具有高冠层表面积的特点,是氮沉降的重要汇,具有比其他土地利用类型更高的大气氮获取效率。基于不同的建模方法和森林复盖率标准,全球森林生物群总氮沉降量的估计值在19~23Tg N yr-1之间。此外,对森林特定N沉降的模型预测(EMEP rv4.17)与网格平均N沉降的模型预测进行比较表明,在网格尺度上,这两个值之间的差异可能高达2倍,在某些极端情况下甚至超过5倍。这种大小的差异对确定森林生物群的临界超载有着深远的影响。因此,这一分析证明了使用特定于森...
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