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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: 2022 - 09 - 30
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点击蓝字关注我们文献解读原名:In situ 13CO2 labeling reveals that alpine treeline trees allocate less photoassimilates to roots compared with low-elevation trees译名:原位13CO2标记表明,与低海拔树木相比,树线树木分配给根系的光合同化物更少期刊:Tree PhysiologyIF:4.561发表时间:2022.4第一作者:Yu Cong摘要背景:碳(C)分配对高山树线树木的生存和生长起着至关重要的作用,但目前对其了解甚少。方法:利用原位13CO2标记技术,我们研究了位于树线和低海拔的树木叶片光合作用和13C标记的光同化物在不同组织(叶片、小枝和细根)中的分配。还测定了各组织非结构性碳水化合物(NSC)浓度。结果:与低海拔树木(LETs,1700 m a.s.l.)相比,树线树木(TLTs,2000 ma.s.l.)的光合作用没有受到明显的抑制,但TLTs向地下分配新同化碳(C)的比例更低。新碳在TLTs叶片中的停留时间(19天)长于LETs(10天)。我们还发现TLTs组织中新碳的总体密度更低。结论:TLTs可能具有光合补偿机制,以抵消恶劣的树线环境(如,较低的温度和较短的生长季节)对碳获取的负面影响。树线较低的温度可能会限制碳库活性和韧皮部的向下运输,而较短的树线生长季节也可能会导致根系生长提前停止,因此碳库强度降低,这可能最终导致碳库组织中新碳密度降低,最终限制高山树线树木的生长。研究背景高山树线是陆地生态体统最明显的植被边界,对全球和区域环境变化高度敏感。树线附近的低温、较低的CO2分压、强风和强烈紫外线辐射可能会抑制树木生理过程,从而限制高山树线交错带的光合作用、生长和生存。光合产物的分配以及向各组织的投资是树木碳平衡的重要方面。NSC的组织水平是促进生长、维持代谢和碳储存能力的核心,反映了树木碳同化、分配和消耗之间的平衡。以往许多研究发现极端环境条件下组织NSC浓度增加。然而,对于极端环境下组织NSC升高是由于库需求低于光合供应,或者是由于在恶劣环境条件下选择主动积累用于维持树木功能,目前尚不清楚。树木全株尺度的碳分配受到各种环境因素的影响,如干旱、遮阴、养分限制以及物种竞争。树木碳分配在适度胁迫环境下遵循“功能平衡假说”,即植物为加强对最具限制性资源的获取,通常倾向于将碳分配给限制的器官。然而,在极端胁迫环境下,树木碳分配格局也可能不遵循“功能平衡假说”。长时间的碳分配格局主要通过生物量分配来评估,...
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发布时间: 2022 - 09 - 16
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文献解读原名:Grasslandsoil carbon sequestration: Current understanding, challenges andsolutions译名:草地土壤固碳:当前的认识、挑战和解决方案作者:YongfeiBai and M. Francesca Cotrufo期刊:Science影响因子/分区:43.546/1区发表时间:2022.08.0401关键词草地土壤固碳、土壤有机碳、微生物残体碳、有机碳储量、碳封存02 研究背景背景:草地生态系统的面积为5250万平方公里,占除格陵兰岛和南极洲外地球陆地表面的40.5%。草地具有良好的生态功能,生产功能和文化功能。草地还存储了约34%的陆地碳储量,其中约90%的碳存储在地下,作为根系生物量和土壤有机碳(SOC),因此在土壤固碳方面发挥着重要作用。草原非常容易受到人类干扰(如过度放牧和土地利用转向农业)和气候变化的影响。在全球范围内,草地的生物多样性和生态系统功能严重下降,导致有机碳储量减少。主题:基于微生物在土壤有机碳形成和持久性中起关键作用这一新范式,提出了植物多样性通过影响地上和地下生物量分配、凋落物和根系分泌物碳输入,调控土壤微生物体内转化、体外修饰和微生物残体续埋过程,进而调控矿物结合态有机质和颗粒态有机质的形成、积累和持久性的概念框架。03科学问题本文研究了三个问题:(i)关键的生物和非生物因子如何调控草地有机碳的形成、周转和稳定性?(ii)气候变暖、降水变化和火灾如何影响有机碳储量?(iii)放牧管理如何影响有机碳,以及改进的实践如何导致有机碳封存?04研究内容(1)有机碳封存的机制与驱动因素土壤有机碳分布在POM和MAOM组分之间,只有一小部分(1-2%)以溶解有机物的形式存在。POM由植物和微生物残基破碎形成,因此由大聚合物组成的轻质碎片组成(图1)。MAOM由从植物残基中浸出或从植物根部渗出的单个小分子形成,与POM相比,具有较低的碳氮比。MAOM有助于土壤长期固碳。根系分泌物如溶解糖、氨基酸和有机酸是MAOM形成的关键途径,主要通过微生物在体内转化(图1)。约46%的根系分泌物、9%的根系组织和7%的地上碳残留转化为MAOM,而19%的根系凋落物转化为POM,在田间和受控的实验室条件下生长的作物、草地和树木。因此,根系碳分配较大的植物对土壤固碳,特别是MAOM的形成贡献较大。植物多样性是有机碳形成和储存的关键驱动因素。高植物多样性通过提高地下碳输入和促进微生物生长、周转和埋葬尸块来提高有机碳储存。保持高水平的生物多样性和根系碳输入对提高草地有机碳储量...
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发布时间: 2022 - 09 - 16
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点击蓝字关注我们文献解读译名:气候对陆地自然生态系统土壤磷循环和有效性的影响作者:EnqingHou,etal.期刊:GlobalChange Biology影响因子/分区:13.11/1区发表时间:2018年1.关键词土壤磷有效性,气候,磷循环,土壤特性,全球模式。2.研究主题和背景(1)背景:过去21世纪以来,全球平均气温和降水量预计都将上升,空间变化幅度较大,持续的气候变化会对陆地自然生态系统的养分循环和有效性产生很大的影响,而目前关于P循环对气候变化的响应了解很少,提高气候变化对土壤磷循环及其有效性影响的认识,有助于将磷循环纳入地球系统模型。(2)主题:本研究中,我们将假设导向的路径模型分析应用于一个全球数据库,其中包括连续提取的土壤磷组分、气候变量和关键土壤属性。结合路径模型分析和全球数据库,我们可以在全球尺度上量化潜在的直接和间接路径和土壤性质在气候对土壤磷有效性的影响中的相对重要性。3.科学问题或科学假说科学问题:A.气候因素(温度、降水、干旱程度)在全球尺度上如何影响土壤磷生物有效性?B.土壤磷素形态和关键土壤性质如何介导气候影响土壤磷生物有效性?4.材料与方法(1)数据源及数据准备:使用了Hedley(1982)等人的顺序分馏浸提法,编制一个土壤磷组分数据库。我们的调查仅限于未施肥、未开垦和(半自然)自然土壤的研究。之前数据库包括2015年8月之前发表的85项研究共626个土壤样品的HedleyP组分、土壤全磷、土壤类型、土壤深度、植被类型和站点地理位置(纬度和经度)信息,本研究数据库被更新,包括98项研究的802个土壤样本。此外,本研究还增加了场地气候条件(平均年温度(MAT)、平均年降水量(MAP)和干旱程度)、土壤粒径测量(沙子(0.05- 0.05)2.00 mm)、淤泥(0.002- 0.05 mm)和粘土(采用Hedley等(1982)和Tiessen&Moir改进的方法提取土壤磷组分(1993),将其划分为5个功能性磷库:土壤速效磷、次生矿物磷、有机磷、原生矿物磷和闭蓄磷。对于760个土壤样品,在参考研究没有报告测量的纬度或经度的情况下,大约的纬度和经度(对于80个样品)是通过谷歌Earth7.0(免费版本)中的位置名称进行地理编码得到的。在参考研究未报告MAT(351样本)、MAP(299样本)或海拔(427样本)的情况下,其值来源于WorldClim。植被类型以森林为主(63.7%),其次为草地(18.4%)和灌木(6.4%),其他植被(例如稀树草原)所占比例相对较小。(2)数据分析:在进行海拔高度、土壤深度、土壤全有...
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发布时间: 2022 - 09 - 01
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点击关注我们吧!文献解读原名:Reduced chemodiversity suppresses rhizosphere microbiome functioning in the mono-cropped agroecosystems译名:单一作物种植系统中根际沉积物化学多样性降低抑制根际微生物功能期刊:MicrobiomeIF:16.837发表时间:2022.7第一作者:Pengfa Li摘要背景:植物根际沉积能够调节根际相互作用、过程、养分和能量流动以及植物-微生物的交流,因此在保持土壤和植物健康方面具有至关重要的作用。然而,地下碳分配和根际沉积物化学多样性的变化是否以及如何影响根际生态系统中微生物群的功能尚不清楚。方法:为了填补这一研究空白,我们研究了花生(Arachishypogaea)连作期间根际碳分配及其化学多样性与微生物多样性和功能之间的关系。在用13CO2连续标记植物后,我们利用基于DNA稳定同位素探针(DNA-SIP)的代谢组学、扩增子和宏基因组测序方法,研究了根际沉积物的化学组成和多样性以及活性根际微生物群的组成和多样性。结果:根际沉积物和相关活性微生物类群在不同生长阶段和单一种植持续时间之间具有显著差异。具体而言,持续单一种植后,根际碳分配、根际沉积物化学多样性、微生物多样性和植物有益类群的丰度(如Gemmatimonas,Streptomyces, Ramlibacter,和Lysobacter)以及功能基因途径(如群体感应和抗生素的生物合成)逐渐降低。根际沉积物与根际微生物多样性和功能之间存在显著且强烈的相关性,尽管它们受不同的生态过程调节。总体而言,花生连作期间沉根际沉积和化学多样性的减少倾向于抑制根际生态系统中的微生物多样性及其功能。结论:我们的研究结果首次提供了单一作物种植系统中根际微生物组功能失调机制的基本证据。为从根际沉积物的化学组成和多样性的角度深入理解复杂的植物-微生物相互作用提供了新视角。研究背景根际是植物根系和土壤之间的界面,该区域的众多微生物之间相互作用决定了生物地球化学循环、植物生长以及对生物和非生物胁迫的耐受性。植物通过根系向根际输入大量的光合固定碳(C),这些有机化合物统称为根际沉积物。根际沉积物在根际区域具有多重功能,然而由于根际过程的动态变化性,导致很难追踪根际生态过程并深入了解根际过程的生态系统功能。因此需要对植物根际沉积物及其化学组分、化学多样性和根际微生物进行进一步研究,以从机制上理解它们在根际生态系统中的生态生理功能。根际沉积主要受土壤和植物因素的影响,如土壤性质、植物物种、生长状态、生长阶段和其...
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发布时间: 2022 - 08 - 17
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文献解读BAIHUI原名:Sticky dead microbes: Rapid abiotic retention of microbial necromass in soil译名:死亡微生物的粘附性:土壤中微生物残体快速的非生物固定机制期刊:Soil Biology and BiochemistryIF:8.5(2021)发表时间:2020年8月14日第一作者:   Kate M.Buckeridge通讯作者:Kate M.Buckeridge主要单位:Lancaster Environment Centre, University of Lancaster, Lancaster, UKUK Centre for Ecology & Hydrology, Lancaster, UK01摘要微生物残体主导土壤有机质。最近关于残体和土壤碳储存的研究主要集中在残体的产生和稳定机制,而不是残体的固定机制。我们使用稳定同位素标记微生物残体进行土壤培养试验。结果表明,对于短期的残体固定,非生物吸附固定可能比生物固定更重要。我们证明了残体吸附固定不仅发生在矿物表面,还可能与其他残体相互作用。此外,残体化学性质能改变残体之间的相互作用,当存在酵母残体时,细菌示踪残体会保留更多。这些发现表明,除了化学稳定性之外,微生物残体的吸附和非生物相互作用及其功能特性需要在土壤固碳的背景下进一步研究。关键词:土壤有机质,功能特性,稳定同位素,草地牧场,碳固持,氮02背景土壤有机质(SOM)是土壤健康和可持续农业的关键指标。对SOM稳定性的研究传统上侧重于植物对土壤输入的质量和数量,然而,最近的研究表明,SOM主要由死亡的微生物产物和残体主导。残体在土壤中的持留时间可能受到残体吸收固定到微生物生物量影响,但残体固定最终依赖于其吸附到土壤矿物表面形成的微团聚体。实际上,生物固定作用(微生物固定化)和非生物固定(吸附和分子相互作用)可能同时发生,但尚未有研究评估这些短期过程的相对重要性(图1)。矿物表面可观察到微生物残体,这支持以下观点:稳定SOM的积累主要由有机-矿物吸附控制,并受矿物表面积限制。然而,实验检测到的残体并不是均匀的覆盖在矿物表面,而是以块状形态存在,这表明SOM的稳定性也可能包含有机物间的相互作用,或残体通过离子相互作用、氢键、范德华力、(部分)包埋作用和其他残体及有机质粘连(图1)。了解这两个非生物吸附过程的相对重要性对于预测SOM持留时间的上限至关重要。微生物残体的化学性质被认为是SOM储存的不重要调节因素,因为相比不同的植物输入,其...
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