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文献解读原名:Not all soil carbon is created equal: Labile and stable pools under nitrogen input译名:并非所有的碳都是相同的:氮输入下的易分解库和稳定库期刊:Global Change BiologyIF:10.8发表日期:2024.7.8第一作者:臧华栋 中国农业大学农学与生物技术学院背景人类活动提高了世界范围内的氮输入,由于农业活动和化石燃料的使用,人类氮输入比自然来源大30%-50%。鉴于碳氮之间的密切关系,活性氮输入水平将极大地影响全球碳循环,氮输入的增加刺激了土壤碳储存,因为氮的增加促进了植物生物量的产生和植物来源的碳输入,然而氮输入对不同周转时间的有机质(SOM)库影响仍存在争议,特别是其潜在机制。因此,探究有机质库对氮输入的响应对阐明全球C循环的复杂性至关重要。假设(1)通过方法组合可以有效地评价C池(从数年到数十年的周转率)对氮施肥的响应。(2)“碳限制”和“微生物氮开采”这两种机制都与SOM池相关,取决于它们的可用性,这代表这两种理论之间的联系。科学问题(1)分析不稳定到稳定有机质的矿化反应;(2)量化各种有机质库分解对氮输入的敏感性;(3)评估细菌和真菌群落变化,并阐明微生物群落的变化程度如何反映有机质分解对氮输入的响应。材料与方法方法:将有机质中的13C自然丰度与21年的C3-C...
发布时间: 2024 - 07 - 24
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发布时间: 2022 - 11 - 30
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一、土壤理化性质样品预处理的必要性土壤的理化性质检测项目主要包括的容重、比重、通气性、透水性、养分状况、化学成分等。由于不同的样品预处理方法对土壤质量测试结果会产生直接的影响,所以我们在针对不同的土壤样品需要有针对性的采取特殊处理措施。比如针对受污染土壤样品,我们通常应采取避免与皮肤接触的特殊措施。在干燥时应采取排气、通风等特殊措施。如果需要采集存在化学污染、真菌孢子或细螺旋体病等病原体的土壤样品,我们还需要针对可能存在的危险,采取穿戴防护服、采用特定隔离装置等安全措施。 二、样品预处理前的注意事项土壤样品在处理前,我们一般都有默认的试验条件。比如通常假定的样品重量至少需新鲜土壤500 g,默认采用的筛网筛孔尺寸为2 mm。这就要求我们在预处理开始之前,应确认后续采用的分析方法是否还需要使用其他筛孔尺寸。将土壤进行筛分,粒径小于2 mm 的部分需要通过机械或手动方式分成若干部分,才能作为代表性子样品进行分析。默认温度条件要求我们需要将土壤样品在空气中或温度不超过 40°C 的干燥箱中干燥或进行冷冻干燥。如有必要,在土壤潮湿易碎时就将土壤样品压碎,干燥后再重复压碎过程。 理论上土壤样品应该仅为某一分析目的进行室内预处理,并且应该远离分析测量地点。当然,分析人员也可以根据土壤性质和分析目的需要,决定不同粒径大小组分是合并处理还是单独处理。考虑到可能导致不同大小颗粒的分离,样品应在分离、筛选、粉碎或研磨后重新进行均质化处理。在实验时,应该注意尽量避免空气或粉尘污染样品。如果土壤样品呈粉尘状,处理时,可能存在部分样品丢失情况,这也可能会改变其理化性质的测定结果,所以实验时也要计算在内。 三、样品处理时需要的设备土壤样品处理需要的仪器主要包括:干燥箱、冷冻干燥器、破碎机、筛板、机械混合器、机械震筛机、分样器、网筛、分析天平、天平等。我们在使用设备处理时,一定要确保所使用的仪器设备不会增减测试土壤中的任一物质成分(如重金属)。如果不允许使用某一设备和/或物质对特定理化分析所需的样品进行预处理,应在分析的相关标准中予以说明。 四、具体样品处理的过程样品处理过程主要分为五步,分别为干燥、粉碎、筛分、分类和研磨。1.干燥方法介绍干燥方式分为空气干燥、干燥箱干燥、冷冻干燥三种。样品干燥时间间取决于土壤类型、土层厚度、土壤和空气的原始湿度以及通风率。在干燥箱中,沙土的干燥时间通常不超过24 h,粘土的干燥时间不超过48 h。对于含有大量新鲜有机物(如植物根部等)的土壤,其干燥时间可能需要72 h到96 h。每24h土壤样品的质量损失要...
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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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