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原名:Conversion of SIC to SOC enhances soil carbon sequestration and soil structural stability in alpine ecosystems of the Qinghai-Tibet Plateau.译名:无机碳(SIC)向有机碳(SOC)的转化增强了青藏高原高寒生态系统的土壤固存和土壤结构稳定性。期刊:Soil Biology and BiochemistryIF:9.7发表日期:2024.8(网络首发2024.5)第一作者:马云桥 青海大学高原生态与农业国家重点实验室(李希来课题组)一、背景陆地生态系统储存了大量的有机碳(SOC)和无机碳(SIC),土壤有机碳和土壤无机碳由非生物和微生物因素驱动具有潜在动态相互关系,对土壤结构和固碳有重要影响(图1)。同时青藏高原约占国土面积的五分之一,是我国巨大的碳库,因此对该区域生物和非生物因子介导的土壤有机碳和无机碳动态转化过程和机制研究显得尤为重要。图1 微生物驱动的有机碳和无机碳周转关系示意图二、科学问题(1)评估不同空间尺度下不同植被类型中聚集体的组成和稳定性;(2)量化SOC、MBC、DOC、SIC和碳水解酶酶活性(α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶)的分布,以及不同植被类型不同土壤团聚体中细菌和真菌群落的组成和多样性;(3)分析调控团聚体...
发布时间: 2024 - 07 - 01
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发布时间: 2022 - 11 - 02
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微信复制文献解读原名:Naturalrevegetation over 160 years alters carbon and nitrogen sequestrationand stabilization in soil organic matter on the Loess Plateau ofChina译名:160多年的自然植被恢复改变了黄土高原土壤有机质碳氮的固存和稳定作者:WenYang期刊:CATENA影响因子/分区:6.367/Q1发表时间:2022.09.29文献阅读内容01关键词13C和15N、C和N稳定、密度和粒度分馏、矿物伴生有机质、植被恢复02研究背景和主题(1)背景:自然植被恢复下植物的功能性状,以及植物的组成、结构、盖度和植被群落的生物多样性发生了很大变化。这些调整改变了进入土壤的植物残渣的数量和质量、土壤的物理化学属性、土壤水分模式和土壤微生物数量。最终,这些因素会极大地影响生态系统中的C和N循环,特别是在土壤C和N的固存方面。  自然植被恢复通过促进植物和土壤中的碳和氮的吸收被认为是减缓气候变化的一种有前途的途径。然而自然植被恢复是如何稳定土壤有机质(SOM)中的C和N的,目前还不清楚。SOM中C和N的物理化学稳定性以及有机质(OM)的组成在决定陆地生态系统中C和N的持久性方面起着至关重要的作用。阐明自然植被如何影响土壤表层碳、氮的固存和稳定,对于估算土壤碳、氮的长期获取和储存及其对气候变化的影响至关重要。(2)主题:本研究将土壤物理分馏过程与稳定同位素分析相结合,分析了SOM、FLF、IPOM和MAOM中的有机C和TN浓度和储量、C:N比值以及δ13C和δ15N值。此外,我们检测了土壤微生物生物量C和N(MBC和MBN)的浓度,土壤理化属性,即土壤pH值、湿度和体积密度(BD),以及在不同土壤深度(0-20、20-40和40-60cm)和不同恢复阶段(农田、先锋杂草、草本植物、灌木到早期森林,最后到顶极林)的植物特征(即凋落物/根生物量、凋落物C:N比)03科学假设(1)长期的自然植被恢复增加了SOM及其组分中C、N的固存,其中顶极林在SOM及其组分中C、N的固存量最大;(2)长期自然植被恢复通过将C和N向非保护和纯物理保护的SOM组分转移,改变了SOM中C和N的稳定性,并相应地减少了最稳定的MAOM中C和N的分配;(3)SOM及其组分的δ13C和δ15N值随长期自然植被恢复而变化。土壤有机质中δ13C和δ15N值最丰富的是农田。04材料与方法(1)本次调查在中国陕西省福县黄土高原中部地区的子午岭进行,该地区...
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发布时间: 2022 - 10 - 19
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点击上方蓝字关注我们文献解读原名:Global patterns in mycorrhizal mediation of soil carbon storage, stability, and nitrogen demand: A meta-analysis译名:菌根介导土壤碳储量、稳定性和氮需求的全球模式:一项荟萃分析期刊:Soil Biology and BiochemistryIF:8.546发表时间:2022-03第一作者:Yuntao Wu摘要了解控制土壤有机质(SOM)储量及其稳定性的因素对预测土壤有机质对环境变化的响应具有重要意义。菌根真菌在调节土壤碳(C)和氮(N)循环中的作用日益被人们所认识。然而,菌根真菌如何影响不同土壤组分的C分布和N需求还不清楚。在这里,我们收集了来自丛枝菌根(AM)和外生菌根(ECM)主导生态系统的不同SOM组分的C和N浓度的全球数据集,涵盖了主要的生物群落,包括热带森林、温带森林、针叶林和草地。在此基础上,研究了菌根共生对不同稳定性SOM组分碳储量和碳氮化学计量的影响。研究发现,无论是表层土还是深层土,ECM生态系统的非根际土壤C储量和C:N比值均高于AM生态系统,颗粒有机质含量(POM)也有相似的变化规律。而在AM和ECM生态系统中,矿物相关有机质(MAOM)中的碳储量没有差异。此外,随着非根际土壤C浓度的增加,表层土壤MAOM碳储量在ECM生态系统中趋于稳定,而在AM生态系统中则持续增加。随着土壤N浓度的增加,ECM生态系统非根际土壤C储量的增长速度高于AM生态系统,这主要是受POMC储量增加的驱动。我们的研究强调了AM和ECM生态系统土壤C储量和相对稳定性的差异。尽管ECM生态系统的土壤C储量较高,单位土壤C的N需求量较低,但大部分C分布在相对不稳定的POM中。因此,ECM生态系统的SOM可能更容易受到土地利用和气候变化引起的干扰。研究背景几乎所有的植物根都与菌根真菌共生。丛枝菌根(AM)至少起源于4.6亿年前,在80%的维管植物科中都有发现。外生菌根真菌(ECM)比AM真菌的进化晚了大约3亿年。虽然只有约2%的植物物种与ECM相关,但地球上约60%的树茎是ECM的共生体。AM和ECM植物具有不同的养分经济和凋落物质量;因此,它们对土壤有机质(SOM)积累的贡献可能不同。事实上,近几十年来,菌根真菌在调节土壤碳(C)和氮(N)动态方面的重要作用已得到越来越多的认识。多项研究表明,ECM植物主导的生态系统比AM植物主导的生态系统每单位氮储存更多的土壤C。然而,这些研究大多集中在表层土壤C的大量储存。SOM是具有不同...
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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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