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文献解读基本信息:原名:Recalcitrant organic carbon plays a key role in soil carbon sequestration along a long-term vegetation succession on the Loess Plateau译名:黄土高原植被演替过程中,顽固性有机碳在土壤固碳中起着关键作用作者:石经纬期刊:Catena影响因子/分区:6.2 /Q1发表时间:2023.09.18摘要:植被恢复能有效改善土壤质量,增强土壤有机碳(SOC)固存。然而,长期植被演替过程中有机碳组分的动态变化及其驱动因素尚不清楚。本研究利用农田到顶极森林的完整的~160年时间序列,研究了表层土壤(0~20 cm)和底层土壤(20~40 cm)有机碳组分的动态及其驱动因素。结果表明,植被演替年龄对土壤有机碳及其组分有显著影响(p关键词:植被演替、顽固性有机碳、土壤有机碳组分、稳定碳库、碳库管理指标研究背景:黄土高原植被稀疏,土壤有机碳(SOC)含量低,是全球碳(C)固存潜力最高的地区之一。了解生态系统的有机碳动态对于植被恢复至关重要,特别是在将农田转化为自然恢复的草原或森林时。子武岭地区经历了近160年的次生演替,是黄土高原独特的退耕后植被自然演替序列完整的地区。因此,该区域可以更好地了解长期植被演替过程中的有机碳动态,这对准确估算陆地环境土...
发布时间: 2023 - 10 - 11
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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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发布时间: 2022 - 03 - 15
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原名:Higher biomass partitioning to absorptive roots improves needle nutrition but does not alleviate stomatal limitation of northern Scots pine译名:更高的吸收根生物量分配可改善叶片养分状况,但不能减轻北苏格兰松的气孔限制期刊:Global Change BiologyIF:10.863发表时间:2021.05.01第一作者:Marcin Zadworny通讯作者:Marcin Zadworny合作作者:Joanna Mucha,Agnieszka Bagniewska-Zadworna,Roma Żytkowiak,Ewa Mąderek,Darius Danusevičius,Jacek Oleksyn,Tomasz P. Wyka,M. Luke McCormack主要单位:Institute of Dendrology, Polish Academy of Sciences, Kórnik, Poland, etc.摘要:        恶劣环境条件同时影响叶结构和根性状,高纬度系统的枝叶生长主要受光周期控制,而根系生长在主要受环境温度调控。这些器官沿环境梯度的不同敏感性可能会改变地上和地下的功能关系。该文以沿温带-北方森林样带分布的苏格兰松树以及生长于同质园的不同种源树木为研究对象,研究吸收根分配与叶片性状之间的关系。作者将叶片氮、磷、比叶面积、针叶质量和δ13C特征的变化与吸收根生物量的地理趋势相关联,以更好地理解树木养分和水分平衡的变化格局。在同质园内,与南方种源树木相比,北方种源树木往吸收根的分配增加、吸收更多土壤养分,从而具有较高的叶片养分含量,然而不同种源地的叶片具有δ13C 值相似,这表明较高的吸收性根的分配并未在温暖气候下增加水分的供应。这些结果表明吸收性细根的分配对树木营养的重要作用,同时也表明在气候变化背景下,树木的气孔限制日益增加。研究背景:北方森林的低温、短生长季和低土壤养分特性,使得树木需要增强对细根的生物量分配,以确保其获得充足的土壤资源。 苏格兰松 (Pinus sylvestris L.) 是一种在欧亚大陆北部地区占主导地位的树种,其较高的细根生物量分配是受遗传控制的一种对环境的适应能力。北方苏格兰松根分配随生长温度的降低而增加,有助于树木适应低养分环境,为叶片的生长和代谢提供养分支持。例如,在苏格兰松树中,多达 38% 的叶...
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发布时间: 2022 - 03 - 08
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原名:Thresholds in aridity and soil carbon-to-nitrogen ratio govern the accumulation of soil microbial residues译名:干旱阈值和土壤碳氮比控制着土壤微生物残体的积累期刊:Communications Earth & EnvironmentIF:12.298发表时间:2021.11.18第一作者:Zhiguo Hao、Yunfei Zhao、Xia Wang通讯作者:Xia Wang主要单位:兰州大学地球与环境科学学院摘要:微生物残体有助于土壤碳(C)库的形成和稳定,但影响其在全球范围内积累的因素尚不清楚。该研究综合了268个来自草原和森林生态系统的氨基糖浓度数据(微生物残体的生物标志物)进行Meta分析。结果发现,土壤有机碳(SOC)、土壤碳氮比和干旱指数是预测微生物残体C积累的关键因子。超过土壤的临界干旱指数和土壤碳氮比(分别为~0.768和~9.583)后,土壤微生物残体量急剧下降。干旱指数阈值与湿润气候范围有关,而土壤碳氮比的阈值可能与真菌丰度的急剧下降相一致。尽管主导因子在生态系统和气候带之间存在差异,但土壤SOC和干旱指数始终重要,该研究结果强调气候和土壤环境可能控制微生物残体积累。 研究背景:土壤是陆地生态系统中最大的C储存库。C收支的微小变化可能会对陆地生态系统的结构和功能产生深远影响。作为土壤的原住民,微生物可以通过分解代谢和合成代谢来调节土壤C的动态。其中,微生物合成代谢在促进土壤有机质稳定储存方面的作用日益突出。微生物利用所获得的植物残体进行群落构建,其死亡后,微生物衍生的C(体内周转产物,包括死亡的微生物残留物和部分代谢物)通过化学吸附(与矿物质结合)或物理包裹(团聚体)的形式被封闭而稳定在土壤中,能够有效抵抗外界因素的干扰,长期留存。有研究表明,微生物残体C占土壤SOC库很大比例,甚至高达80%。虽然微生物量C对SOC的贡献微小,但微生物残体C对SOC的贡献不容忽视。微生物群落对环境变化高度敏感。例如土壤性质和气候变化,可以通过影响微生物的生理特性(如微生物生长速率和生长效率)以及生化特性来影响微生物代谢物向土壤的转移及其稳定性。考虑环境变化对微生物群落内部特征的影响,存在一个微生物残体积累最大化的最佳环境条件范围。确定微生物生长的最佳环境条件,使微生物的残体积累量最大,SOC分解量最小,有利于土壤固C管理。目前,氨基糖生物标志物越来越多地被用来研究微生物残体的储存机制。由于土壤中只有少部分的氨基糖与微生物...
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发布时间: 2022 - 03 - 01
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原名:Nitrogen addition increases microbial necromass in croplands and bacterial necromass in forests: A global meta-analysis译名:氮添加增加农田微生物残体和森林细菌残体:一项全球荟萃分析期刊:Soil Biology and BiochemistryIF:8.312发表时间:2021年12月6日第一作者: Junxi Hu通讯作者:黄从德合作作者:Shixing Zhou, Xiong Liu, Feike A. Dijkstra主要单位:四川农业大学林学院,长江上游生态林业工程四川省重点实验室,成都;国家林业和草原局,长江上游森林资源保护与生态安全重点实验室,四川成都;摘要人工N输入的增加改变了全球土壤碳储量,但微生物残体(氨基糖)对添加N的土壤碳的贡献尚不清楚。在此,我们对32篇文献进行了meta分析,并评估了N添加对微生物残体量的影响。结果表明,N添加的总体效应显著提高了真菌(葡萄糖胺,GluN)和细菌(胞壁酸,MurN;半乳糖胺,GalN)残体;但对微生物总残体量(总氨基糖)无显著影响。N添加对氨基糖的影响与生态系统类型有关。N添加增加了农田中GluN、MurN、GalN和总氨基糖的含量,而在森林中N添加仅增加了MurN的含量。在农田中,施N对微生物残体含量的影响取决于施N是单独施N还是与磷钾复合施N。其中,施N对细菌MurN、GalN、真菌GluN和总氨基糖含量无显著影响。而添加NPK显著提高了所有个体(GluN、MurN和GalN)和总氨基糖含量。此外,高施N量(150 kg N ha−1 yr−1)和长期施N量(10年)显著提高了农田各氨基糖和总氨基糖的含量,这可能是由于高施N量和长期施N刺激了微生物的生长。我们的研究结果表明,N添加增加了农田微生物残体量和森林细菌残体量,为全球持续的人为N输入改善微生物源碳的封存提供了重要信息。关键词N添加;微生物残体;土壤有机碳;氨基糖前言土壤有机质(Soil organic matter, SOM)是陆地上最大的有机碳(SOC)库,在全球碳C循环中发挥着重要作用。微生物在SOM转化过程有两种关键而又截然不同的作用。一方面,微生物可以通过分解代谢活动分解SOM并释放CO2;另一方面,微生物可以利用植物源C生成微生物产物或将其残体转化为非生命的SOM,从而促进SOM的形成和稳定。氨基糖是微生物残基和植物的组成成分,具体来说,葡萄糖胺(GluN)主要来源于真菌细胞壁的几丁质,胞壁酸(Mu...
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