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碳是构成有机体的基本元素。植物如何储存、分配和利用碳以适应多变的自然环境,一直是植物学和生态学领域关注的核心问题之一。非结构性碳水化合物(NSC,主要包含可溶性糖、淀粉等不稳定、可被利用的碳源),作为植物生命活动最直接的能量货币参与多种生理代谢功能,是植物响应和适应环境变化的重要缓冲剂,在调控植物生长和环境适应性方面发挥着重要作用。尽管如此,目前基于功能性状的植物资源策略研究框架却很少考虑NSC的重要功能,这极大地限制了植物生态适应机制的深入认识。叶经济学谱和根二维性状谱是近年来植物功能性状领域的重要发现,尤其是根二维性状谱已成为根系性状研究的主流范式。这些重要的发现为探究NSC与植物地上和地下资源获取策略的协调关系提供了绝佳的视角。然而,目前缺乏相关的野外试验研究,针对NSC与叶和根性状谱的关联差异及其环境驱动机制等科学问题的认识尚属空白。基于此,中国科学院成都生物研究所尹华军研究员团队与河南农业大学孔德良教授合作,以青藏高原高寒森林代表性针叶树种为对象(图1),通过分析叶片和细根关键功能性状、非结构性碳水化合物含量及环境因子,基于目前广泛认知的叶经济谱和根系经济空间策略框架,系统探讨了NSC与植物地上-地下经济策略间的协调关系差异及其关键环境驱动因子。研究结果表明,叶片和根系存在差异化的NSC-经济策略协调关系(图2,3)。具体地,在地上,叶片NSC含量,尤其是可溶性糖的储存,...
发布时间: 2024 - 03 - 18
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发布时间: 2023 - 02 - 08
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文献解读原名:Leaf litter decay rates differ between mycorrhizal groups in temperate, but not tropical, forests译名:在温带而非热带森林中,不同菌根群的凋落叶腐烂率不同期刊:New PhytologisIF:10.768发表时间:2019.4第一作者:Adrienne B. Keller摘要虽然对凋落物分解的主要影响机制已经很好地建立起来,但缺乏一个框架来预测生态系统内部和跨生态系统凋落物腐烂的种间差异。鉴于先前的研究将树木菌根与碳和营养动态联系起来,研究假设森林中的两种主要菌根群丛枝菌根(AM)和外生菌根(ECM)真菌在凋落物分解率上有所不同。实验收集了温带和热带/亚热带地区AM和ECM相关被子植物和裸子植物(200种)的凋落物化学和腐烂数据,并研究了凋落物腐烂速率、菌根关联、系统发育和气候之间的关系。在温带森林中,AM凋落物比ECM凋落物腐烂更快,凋落物含氮量和系统发育最能解释凋落物腐烂的变化。在亚热带森林中,不同菌根组凋落物腐烂率无显著差异,凋落物腐烂率的变化主要由凋落物中的磷引起。研究结果表明,对树木菌根关联的认识可以提高物种对生态系统过程影响的预测,特别是在AM和ECM物种通常同时出现的温带森林,为森林凋落物质量、有机质动态和养分获取之间的联系提供了一个预测框架。研究背景植物凋落物分解是连接植物和微生物群落的基本过程,能有效耦合所有陆地生态系统中的碳(C)和养分循环。凋落物分解速率决定了腐烂植物组织中损失的营养物质多快能被生物吸收,从而决定了生态系统C循环和营养物质的储存和损失。同样,凋落物分解是确定养分有效性对植物竞争和群落结构的影响程度的重要过程。尽管几十年的研究已经阐明了影响凋落叶分解率的三个主要控制因素——气候、基质质量和土壤性质,但仍缺乏一个框架来整合这些因素来预测生态系统内部及之间的凋落叶腐烂率。这也阻碍预测物种的增减如何影响生态系统功能、生态系统服务和C循环对气候变化的反馈。植物功能性状在本质上是相关联的,反映了由植物生理和环境控制形成的生态进化权衡。因此,在考虑复杂的动态过程(如凋落物分解)时,功能性状方法可能特别有用。一种正在引起人们兴趣的植物功能特征是菌根关联。超过90%的植物与单一类型的菌根真菌有关,每个菌根组的植物物种的优势已经被假设来反映和决定生态系统的养分循环,这是由于不同群体间植物性状和土壤性质的差异。对于森林树木,两种主要的真菌类型是丛枝菌根(AM)和外生菌根(ECM)真菌。据研究,AM和ECM相关树种在养分利用性状上存在差异...
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发布时间: 2022 - 12 - 16
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文献解读原名:Tradeoffs among microbial life history strategies influence the fate of microbial residues in subtropical forest soils译名:亚热带森林土壤微生物生活史策略的权衡影响着微生物残体的命运期刊:New PhytologistIF:8.546发表时间:2020.12.11第一作者:Tanya E. Cheeke01摘要微生物残体在土壤有机质(SOM)的形成中起着重要作用,但微生物性状如何影响残体积累和SOM持久性尚不清楚。通过将微生物生物标志物和基因组学方法相结合,测试了亚热带原生森林(约70年)和次生林(约30年)微生物生活史策略和残体积累是否不同。研究发现,次生林的微生物残体浓度明显高于原生林,并与几个丰富的微生物类群密切相关。生存在资源丰富的次生林中的微生物群落也与高生长量和土壤有机碳积累(通过残体累积)有关,而营养有限的原生林主要是采用资源获取策略的微生物为主。因此,认为微生物生活史特征可以用来联系微生物群落组成和代谢过程与有机碳的周转和转化。02研究背景微生物对有机碳(C)的分解和土壤中微生物之间的平衡决定了陆地光合作用下碳循环的速度和效率。尽管活的微生物生物量只占土壤有机碳(SOC)的2-4%,但微生物的死生物质可以在地下形成相当大的残体碳库。最近的理论和经验证据表明,微生物残体占有机碳的80%,它们通过与矿物表面的物理化学联系或在土壤团聚体中累积而持续存在于环境中。虽然一些研究表明,不同的微生物类别可以影响残体浓度——例如,革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌产生更多的细菌——但微生物生理学和群落动力学在多大程度上调节残体的产量和SOC循环仍不清楚。微生物类群决定了微生物群落的组成和功能属性,在有机碳循环中起着至关重要的作用。微生物群落利用多种生活史策略,组织和构建它们对资源可用性和环境条件变化的响应。根据分类单元的功能属性,提出了几种分类系统。一种常见的框架将微生物类群分为两类:富营养菌和寡营养菌,前者生活在营养丰富的环境中,以快速生长和繁殖速度为特征;后者生活在营养贫乏的环境中,将资源集中于获取能量和生存。基于现场和实验室的调查表明,双池连续体可能过于简单,特别是当应用于真菌群落时。在此基础上,还提出了适应于植物生态学的高生长产量-资源获取-胁迫耐受性(Y-A-S)框架和存在竞争者-胁迫耐受性-杂草(C-S-R)框架(图1)。这些框架可能有助于预测微生物生长和资源获取之间的权衡如何影响微生物残体和有机碳循环的命运。在该研究中将这些框...
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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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