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原名:Quantitative assessment of microbial necromass contribution to soil organic matter译名:微生物残体对土壤有机质贡献的定量评价期刊:GLOBAL CHANGE BIOLOGYIF:13.212发表时间:2019.9第一作者:梁超摘要近年来,由于土壤碳转化和固存在缓解气候变化中的作用越来越需要被量化,而受到了极大的关注。尽管对土壤有机质性质的认识最近有了很大的改进,但微生物残体作为持久性有机质的一部分的定量重要性仍然存在根本的不确定性。由于缺乏微生物物质是否构成土壤中大部分持久性碳的定量评估,解决这一不确定性受到了阻碍。由于与非微生物有机碳的分子特征重叠,土壤中微生物残体的直接测量非常具有挑战性。此研究对1996年至2018年间发表的现有生物标记氨基糖数据进行了全面分析,并结合生态系统方法、元素碳氮化学计量学和生物标记标度的新占用,展示了一套量化全球温带农业、草原和森林生态系统中微生物衍生碳对表层土壤有机碳库贡献的策略。研究发现微生物残体碳可以占到土壤有机碳的一半以上。因此,建议下一代野外管理需要促进微生物生物量的形成和残体的保存,以维持健康的土壤、生态系统和气候。研究分析对改善当前的气候和碳模型以及帮助制定管理实践和政策具有重要意义。研究背景近年来,由于越来越需要了解和预测全球碳循环及其在气候变化...
发布时间: 2023 - 05 - 09
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发布时间: 2021 - 08 - 20
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土壤微生物碳的测定--仪器分析法1、仪器与试剂:自动有机碳分析仪、真空干燥器、小烧杯(蒸发皿)、塑料瓶、中速定量滤纸、漏斗、震荡仪、电子称等(1)无乙醇氯仿:氯仿中含有少量乙醇做稳定剂,乙醇会影响氯仿在低压下沸腾。所以需要提纯。提纯:在通风橱中,将氯仿(三氯甲烷)按1:2的体积比与蒸馏水一起加入分液漏斗中,充分摇动1min,慢慢放出下层氯仿于烧杯中,如此重复洗涤三次。得到无乙醇氯仿,加入适量无水氯化钙,去除氯仿中的水分。可重复使用。(2) 0.5mol/L硫酸钾溶液:称取硫酸钾87.1g,溶于去离子水中,稀释至1000ml(3)  1mol/L NaoH溶液:称取氢氧化钠(AR)4g,置于一大烧杯中,并立即倒出,然后加入不含二氧化碳的蒸馏水约100mL,将溶液注入细口瓶中,塞紧橡皮塞,混匀,备用。 2、操作步骤:(1)培养①称取过2mm筛的新鲜土样(相当于干土10g,取部分样测含水量,确定称取土样重量)2份,分别放入25ml小烧杯(培养皿)中。将盛有一份土样的烧杯放入真空干燥器中,并放置盛有无乙醇氯仿(约放置烧杯2/3的量)的25ml烧杯,烧杯内放入少量防爆沸玻璃珠,同时放入盛有1mol/L NaOH溶液的小烧杯(吸收熏蒸过程中释放出来的CO2)。②盖上真空干燥器盖子,用真空泵抽真空,使氯仿保持沸腾5min。关闭真空干燥阀门,于25度黑暗条件下培养24h。另一份样置于另一干燥器中为不熏蒸对照处理。③熏蒸结束后,打开真空干燥器阀门(应该听到空气进入的声音,否则熏蒸不完全,重做,取出盛有氯仿(可重复利用)和稀NaOH溶液的小烧杯,清洁干燥器,反复抽真空(5到6次,每次30分钟,每次抽真空后最好完全打开干燥器盖子),直到土壤无氯仿味道为止。④从干燥器中取出熏蒸和未熏蒸土样,将土样转移到80ml聚乙烯离心管(塑料瓶)中,加入40ml 0.5mol/L 硫酸钾溶液(土水比1:4)800 r/min振荡30分钟,用中速定量滤纸过滤。同时做一个无土壤机制空白。土壤提取液最好立刻分析,或--20℃冷冻保存,使用前需解冻摇匀。仪器测定法:吸取上述土壤提取液10ul注入自动总有机碳(TOC)分析仪上,测定提取液有机碳含量。(仪器使用方法待定)3、结果计算: 土壤微生物生物量碳:Bc=Ec/KecEc为熏蒸与未熏蒸土壤的差值;Kec为转换系数,取值为0.45土壤微生物氮--氯仿熏蒸-TOC1. 微生物氮测定1.1、实验试剂所有试剂除注明者外,均为分析纯。实验用水为蒸馏水或去离子水或相当浓度的水。(1)无乙醇氯仿:氯仿中含有少量乙醇做稳定剂,乙醇...
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发布时间: 2021 - 08 - 20
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标题:Global meta-analysis shows pervasive phosphorus limitation of aboveground plant production in natural terrestrial ecosystems 论文id:10.1038/s41467-020-14492-w原名:Soil carbon persistence governed by plant input and mineral protection at regional and global scales译名:自然陆地生态系统地上植物生产力普遍受到磷限制期刊:Nature CommunicationsIF:12.212发表时间:2020.01.30第一作者:侯恩庆通讯作者:侯恩庆,温达志主要单位:中国科学院华南植物源   摘要:热带地区地上植物生产普遍被认为受到P限制,而其他地区P限制则很少发生。本研究发现磷限制可能是更加广泛的存在及其强度可能比以往预测的更强。Meta分析结果显示在652个施磷野外试验中,近半数研究(46.2%)表明P显著地限制了植物地上部分生产力。在全球范围内,P添加使陆地生态系统地上植物产量增加了34.9%,比之前预测的增加了7.0 ~ 15.9%。相比之下,在农田中,添加P仅使地上植物产量增加了13.9%,这可能是由于历史施肥所致。不同气候带和地区对磷的限制程度也不同,并受气候、生态系统特性和施肥制度的影响。除证实热带地区普遍存在P限制外,我们的研究还表明其他地区也通常存在磷限制,表明了以往的研究低估了改变磷供应对陆地生态系统地上植物生产的重要性。研究背景:陆地地上植物生产力受到养分限制已被广泛承认。在陆地生态系统中,氮被认为是最重要的限制养分,而P尽管也是重要的限制养分,但其主要发生在风化作用强烈的热带低海拔地区。然而目前更多的研究发现P限制可以发生在苔原地区、温带风化作用强烈地区,这些发现对上述观点提出了挑战。目前为止,对于P在怎样的条件下限制陆地地上植物生产的认识人不清楚。因此,在耦合模型相互比较项目(CMIP5)第五阶段的数十个模型中,没有一个代表陆地磷生物地球化学,这导致了21世纪陆地碳汇强度的估算存在很大的不确定性。本文报道了陆地生态系统地上植物产量的分布、大小和驱动因素。为此,我们使用了一个收录了从1955年至2017年发表的285篇论文汇编而成的652个P添加原位实验数据的全球数据库。该数据库涵盖了所有陆地生态系统的主要类型,包括自然陆地生态系统(436个森林、草原、苔原或湿地实...
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发布时间: 2021 - 08 - 20
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过氧化氢酶--滴定法01实验试剂1.0.3%的过氧化氢溶液:将30%过氧化氢稀释100倍。 2.3N硫酸:吸取10mL盐酸用蒸馏水稀释至50ml。3.0.1N高锰酸钾溶液:1.58g高锰酸溶于100ml水。  02主要仪器万分之一分析天平、震荡器、滴定管、试管夹03试样的制备取新鲜的实验室待测样品充分混匀后,按四分法缩减至100g,粉碎,然后全部通过10目孔径筛,装入样品袋备用。04实验方法1.称取2g试样于50ml离心管中,加40ml蒸馏水,5ml0.3%过氧化氢溶液于震荡机震荡20min,取出后加入5ml3N硫酸,过滤后取25ml滤液与150ml三角瓶中,用0.1N高锰酸钾滴定至淡粉红色。2.空白:不加土样, 其他操作与样品试验相同。05计算方法 过氧化氢酶活性= (V-VS)C×51/V0×17/W V:为滴定空白所用的KMnO4体积; VS:为滴定样品所用的KMnO4体积; C: 为KMnO4浓度; V0:为滴定体积25ml; W:为土重;过氧化物酶--比色法01试剂配制     1.1%邻苯三酚溶液:称取1g邻苯三酚,用蒸馏水融至100ml。     2.0.5%H2O2溶液:取1ml30%H2O2稀释至60ml。     3.乙醚     4.0.5mol/L HCL:吸4.17mL的浓盐酸溶于100mL水。     5.PH4.5柠檬酸磷酸缓冲溶液:0.1mol/L柠檬酸溶液: 19.2g C6H7O8溶至1L。0.2mol/L磷酸氢二钠溶:53.63gNa2HPO4.7H2O或者71.7g Na2HPO4.12H20溶至1L。取10.65ml柠檬酸和9.35mINa2HPO4混匀(用量较多可以乘以倍数配制),之后再用这两种溶液调节PH即可。     6.重铬酸钾标准溶液:0.75g重铬酸钾溶于1L0.5mol/LHCL溶液中。此时的溶液相当于50ml醚中含有5mg紫色没食子素。02主要仪器    万分之一分析天平、恒温摇床、分光光度计03试样的制备     取新鲜的实验室待测样品充分混匀后,按四分法缩减至100g,粉碎,然后全部通过10目孔径筛,装入样品袋备用。04分析步骤    &...
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发布时间: 2021 - 08 - 20
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论文ID:英文名:Organo–organic and organo–mineral interfaces in soil at the nanometer scale译名:纳米尺度下土壤有机-有机和有机-矿物界面期刊:Nature communicationsIF: 14.919发表时间:2020.11.30第一作者:Angela R. Possinger通讯作者:Johannes Lehmann主要单位: 康奈尔大学摘要:土壤碳(C)库的能力大小是由有机质和矿物相之间的相互作用介导的。然而,以往研究提出的有机质在团聚体有机矿物微结构内的层状积累尚未得到必要的纳米尺度空间分辨率的直接可视化证据。与以往研究报道的C官能团有序梯度不同,本研究识别了无序的微米大小的有机相。利用低温电子显微镜和电子能量损失光谱(EELS),我们比较了有机-有机界面和有机-矿物界面的差别。在有机界面上检测到个位纳米尺度的C形成层,显示烷基C和氮(N)富集(分别为4和7%)。在有机-矿物界面,N和氧化C的富集率分别为88%(72 ~92%)和33%(16 ~53%),显示出与有机-有机界面不同的稳定过程。然而,两种界面类型的N富集表明,富N残基促进更高的SOC吸存。研究背景:土壤有机碳(SOC)在全球碳循环中是一个关键的储层,这强调了理解土壤有机质(SOM)持久性的过程的重要性,从全球(如气候)到非常精细的尺度(如有机矿物表面相互作用)。提高对土壤有机质持久性驱动因素认识,包括土壤有机质保护机制,有助于更好地预测全球环境变化下土壤碳库的变化。SOM和矿物相的相互作用导致较低的微生物可达性和可分解性,这被认为是SOM稳定的主要过程。在土壤微团聚体和孔隙结构尺度上,土壤有机质、土壤物理结构和微生物分布的空间和化学异质性得到了较好的研究(图1a)。与微团聚尺度的异质性相比,微米级有机矿物组合的SOM成像和光谱显示SOM具有不同的组分构成,相对均匀、有序的层,且在更小的微米空间尺度上,OM组成与矿物表面的距离有明显的关系(图1b)。以前使用的成像和光谱技术的分辨率(30~50 nm)可能过于粗糙,无法分辨或描述嵌入有机矿物组合中的OM组分之间的界面(图1b)。在相关纳米尺度上,自然土壤样品有机-有机和有机-矿物界面化学组成还没有被直接可视化或描述。SOM与半结晶活性铁(Fe)和铝(Al)矿物表面之间的关联被认为有助于在广泛变化的土壤类型中长期保持和积累SOM。铁铝矿物有机复合体的形成与活性铁铝与氧化官能团和含氮生物分子的优先反应有关。然而,考虑到OM分布的亚微米空间尺度及其化...
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发布时间: 2021 - 08 - 20
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原名:Absorptive and transport roots differ in terms of their impacts on rhizosphere soil carbon storage and stability in alpine forests译名:高寒森林吸收根和运输根差异化调控根际土壤碳储量和稳定性期刊:Soil Biology and BiochemistryIF: 7.609发表时间:2021.08.10第一作者:汪其同通讯作者:尹华军主要单位:中国科学院成都生物研究所摘要:根据木本植物细根形态、生理和功能特征的内在差异,可将其分为吸收根和运输根两个功能模块。不同功能模块的根系对土壤生物地球化学过程的潜在生态效应已被广泛认识。然而,由这两个根系功能模块驱动的根际土壤碳储量的大小以及碳稳定机制尚不清楚。在本研究中,我们量化了云杉人工林矿质层(0-15cm)吸收根和运输根根际土壤有机碳含量和组分,进一步通过数值模型估算了两个根系功能模块不同根际范围土壤C储量。同时,通过分析根际土壤有机碳化学特征和金属-有机复合体特征,区分两个根系功能模块对根际土壤有机碳稳定性的差异化影响。结果表明,吸收根根际土壤有机碳含量比运输根根际高15.7%,这主要是由于吸收根根际土壤有机碳的稳定性(化学抗性和金属-有机键)更强。数值模型分析表明,吸收根根际有机碳库(0.27 ~ 2.7 kg C/m2)是运输根根际(0.18 ~ 1.36 kg C/m2)的2倍。在根际1 mm范围,吸收根根际土壤有机碳储量对根际土壤有机碳总储量的贡献(63.5%)远高于运输根根际(36.5%)。上述结果表明,吸收根在高寒针叶林根际土壤碳中发挥主导作用。本研究强调基于功能的细根分类与根际土壤碳储量结合运用于陆地表面土壤碳循环模型中具有重要意义,可为准确预测高寒针叶林生态系统土壤碳动态提供科学依据。研究背景:土壤有机碳(SOC)的形成、稳定和周转等动态变化过程已经成为当前生态学和土壤学领域亟需解决的核心科学问题之一。根系在调控土壤碳动态中的重要作用已经得到广泛认可,并在很大程度上取决于根系功能属性特征。具体而言,作为一个高度复杂且功能异质的分支系统,根系生理代谢活性在吸收根和运输根之间具有明显差异,从而导致根际SOC固存和稳定性在不同根系功能模块间呈现出高度的异质性特征。但是,现有的根际模型和实验研究大多将根际区简单视为一个均一体,很少考虑根系生命活动诱导的根际土壤碳动态在根系功能属性分化上的变异,极大地限制了在细微尺度上对森林生态系统土壤碳固存和稳定性机制的全面认识与理...
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