028-8525-3068
新闻动态 News
News 行业新闻

文献解读| 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

日期: 2024-07-01
标签:
文献解读| 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

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 Biochemistry

IF: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。

文献解读| 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

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)分析调控团聚体内SOC和SIC动态转化的主要生物和非生物因子,以约束土壤团聚体形成与土壤碳库动态转化的关系。


三、材料与方法

(1)研究地点位于中国青海省河南-蒙古自治县(北纬34°05′-34°56′,东经100°53′-102°16′),海拔范围3400-4200米。

(2)MS代表高寒草甸阳坡,SS代表高寒草甸阴坡,WR代表河滨湿地。每种地形的优势植物机水汽条件有所不同(表1)。

(3)设置样地并用5cm土钻取土,并将土壤分成不同粒径(图2)。

(4)测定指标:pH、SWC、STC、DOC、SOC、SIC、MBC、AG、BG、16s rRNA、ITS。

表1 不同地形基本特征

文献解读| 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


文献解读| 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

图2 样地和采样示意图


四、结果

(1)坡向和坡位对土壤团聚体分布和稳定性有显著影响(p<0.05),ms的大粒团聚体(>2 mm)主要向(<0.25>2 mm)主要向2 ~ 0.053 mm粒径转移,这导致阳坡和阴坡的MWD由上至下逐渐减小,但均显著高于滨江(图3)

文献解读| 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

图3青藏高原MS、WR和SS上、中、底位置土壤团聚体分布(a)和团聚体平均重径(b)


(2)土壤的生物和非生物性质随坡向、坡位和团聚体粒径的变化而变化(图4)。

文献解读| 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

图4 青藏高原MS、WR和SS上部、中部和底部土壤团聚体的生物和非生物特性


(3)细菌多样性高于真菌多样性,对环境因素的敏感性较低。优势菌群的丰度分布不均,主要受坡位、坡向和团聚体粒径分数的影响。

文献解读| 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

图5 弦线图显示青藏高原阳坡、阴坡和河滨的大小组分团聚体在门水平上的主要细菌(a)和真菌(c)的相对丰度。NMDS结果显示了土壤细菌(b)和真菌(d)微生物群落的变化


(4)根据相关性分析发现,团聚体中细菌和真菌收到土壤理化性质的显著影响,其中pH显著影响细菌和真菌的群落组成和群落多样性。

文献解读| 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

图6 影响青藏高原MS、SS和WR不同大小组分细菌(a)和真菌(b)群落组成和多样性的土壤生物和非生物因子环境因素之间的相关性


(5)pH与STC、SOC、AG、BG、SWC和Chao1指数呈显著指数负相关;在MS、SS和WR不同位置的所有团聚体中,与SIC、DOC和Shannon指数呈指数正相关。由拟合方程可以看出,pH对酸性土壤(pH < 7)STC、SOC、AG、BG和Chao1的影响显著大于碱性土壤(pH > 7),而对SIC和DOC的影响则相反。

文献解读| 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

图7 pH和其他环境因子的回归分析图


(6)pH通过调节团聚体内的酶活性和微生物群落,促进无机碳向有机碳的转化,从而扩大土壤“碳汇”的规模,减少二氧化碳的排放。

文献解读| 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

图8 pH调节下微生物驱动的无机碳和有机碳动态转化与土壤团聚体周转的协调示意图


五、结论

(1)小团聚体(主要为<0.053 mm)的微生物活性最低,而溶解有机碳(DOC)、SIC和pH值则相反。

(2)细菌多样性大于真菌多样性,对环境因素的敏感性较低,优势门丰度主要受坡度影响,团聚体大小对群落结构的影响分布不均。

(3)高寒山地的有机碳周转效率依次为向阳坡高寒草甸(MS)>河滨高寒湿地(WR)>阴坡高寒草甸(SS),粉砂+黏土组分>大团聚体>微团聚体。

(4)pH值是土壤团聚体中微生物驱动的有机-无机碳动力学的主要非生物调节因子。pH随粒径的增大抑制了酶活性,降低了细菌群落组成和多样性,然而真菌群落组成降低,真菌群落多样性增加,促进了MBC、DOC和SIC向SOC过渡。这导致土壤团聚体中储存的总碳增加,从而促进了土壤大团聚体结构及其稳定性。


更多相关检测信息搜栢晖生物了解更多。

  • 最新资讯 MORE+
  • 点击次数: 0
    2024 - 09 - 20
    一、试剂药品浓盐酸,氢氧化钠,氯化钡,酚酞二、试剂配制2.1.0.05mol/l盐酸:取4.16ml浓盐酸缓缓加入1000mlUP 水中。2.2.0.1mol/l氢氧化钠:0.4g氢氧化钠用UP水定容至100ml。2.3.酚酞指示剂:称取0.5g酚酞,用95%乙醇溶解定容至100ml。2.4.11mol/l氯化钡溶液:20.82g氯化钡用UP水定容至100ml。三、洗涤方法所有新的玻璃器皿:用洗涤剂清洗干净后,再用自来水洗,再超声,再用UP水冲洗,再放入90度烘箱烘干。四、实验方法4.1 土壤预培养:称取适量土壤样品置于常温下预培养数天,使土壤恢复到常温状态。4.2 密闭培养:将恢复到常温状态的样本,称取10g置于250ml广口具塞瓶中,内置盛有10ml0.1mol/l氢氧化钠溶液的小玻璃瓶,用蒸馏水调节土壤湿度至其最大持水量的60%,5℃恒温培养7天。4.3 测定:培养结束后取出里面盛氢氧化钠的小玻璃瓶,先加入2ml氯化钡溶液,再加入2滴酚酞指示剂,再用0.05mol/l的盐酸滴定至红色消失,记录滴定体积,计算出CO2的释放量,同时做空白对照(空白用水代替)。更多检测相关讯息so栢晖生物了解~
  • 点击次数: 0
    2024 - 09 - 12
    1、试剂柠檬酸(AR) 柠檬酸三钠(AR) 无水甲醇(AR) 三氯甲烷(AR) 丙酮(AR) 甲苯(AR) 氢氧化钾(AR) 冰乙酸(AR) 正己烷(色谱纯) 十九烷酸甲酯(19:0)2、仪器气相色谱仪 冻干机 振荡仪 过柱装置 水浴锅 水浴氮吹仪 干式氮吹仪 高速离心机3、材料高速离心管 试管(100 mL、5 mL) 10 mL具塞试管 3 mL硅胶柱 玻璃滴管(可拆卸橡胶头)黑色塑料袋 玻璃量筒(1 mL、5 mL) 移液器(5 mL、1 mL、100 μL)4、试剂制备柠檬酸缓冲液:称取柠檬酸37.5 g,柠檬酸三钠44.1 g,溶于1 L超纯水中。提取液:依次加入柠檬酸缓冲液64 mL、无水甲醇160 mL、三氯甲烷80 mL,混合均匀。(现用现配,低温隔夜会析出盐)。甲醇甲苯混合溶液(1:1):15 mL无水甲醇、15 mL甲苯混合均匀(现用现配)。0.5 mol/L KOH溶液:称取28.05 g KOH,溶于1 L超纯水中。0.2 mol/L KOH甲醇溶液(2:3):取0.5 mol/L KOH溶液40 mL,溶入60 mL无水甲醇。1 mol/L冰乙酸溶液:取1.74 mL冰乙酸,溶入30 mL去离子水。5、样品处理土样冻干:称取土壤4.00 g(沙土8.00g)于高速离心管中,冰冻过夜,随后放入冻干机冻干。土壤含水率测定:称取土壤5.00 g于105 ℃下烘干3 h,随后冷却至室温,取出称重,计算含水率。6、测定6.1取出冻干土样,加入23ml提取液,避光振荡2h;6.2离心取上清液,重复步骤1 ,合并两个上清液;6.3依次加入三氯甲烷、柠檬酸缓冲液,避光过夜;6.4去除上清液,吹干三氯甲烷;6.5过柱;6.6吹干无水甲醇,用甲醇甲苯溶液、KOH甲醇溶液复溶,水浴,冷却至室温;6.7加入去离子水、冰乙酸...
  • 点击次数: 0
    2024 - 09 - 10
    一、微生物碳利用效率的概念及其环境意义微生物碳利用效率(CUE):微生物分配给生长的碳量占吸收总碳量的比率,体现了微生物合成代谢和分解代谢之间的平衡。二、微生物碳利用效率测定的原理设置18O标记处理以及加入等量自然丰度水的对照组,通过培养过后DNA中18O丰度的差值来判读加入土壤的标记水有多少进入了新产生的DNA中,由此估算微生物生长速率。测定方法——18O-H2O培养法:试样的准备:收集200g左右田间土壤样品,混匀,将其中的大约100g土壤鲜样通过2mm 孔径筛,去除石头和肉眼可见的根等杂质,装入聚乙烯样品袋备用。预培养:*土壤野外采回后迅速过2mm筛,去除土壤内石块、根系、凋落物等;*烘干法测量土壤含水量土壤;*尽快将过筛后土壤熏蒸浸提法测量微生物MBC;(1) 田间持水率的测定调整土壤含水量到60%田间持水量(WHC,water holding capacity);将土壤放入实验所需温度培养箱进行预培养,预培养时间遵照实验设计(2)预培养土样控水处理18O标记培养一个样本一个对照组,或根据样本情况挑选20%样品做对照土壤DNA的提取野外采集土壤带回实验室迅速分装冻干提取DNA,并测得DNA含量。18O丰度测定吸取DNA提取液于洁净的银囊(已称重)中并置于60℃烘箱中干燥整夜后(称重)包好,用质谱仪测定18O丰度和总氧含量。MBC测定氯仿熏蒸提取法...计算更多检测相关讯息so栢晖生物了解更多~
  • 点击次数: 0
    2024 - 09 - 10
文体活动 MORE+
案例名称: 孵化中心
说明: 栢晖生物科技有限公司项目孵化中心成立于2015.06.01日,研发领域涉及生物试剂耗材、仪器、新产品开发及各生物科技服务类项目等。自成立以来,陆续吸引了大批专家教授加盟合作,并与全国数十家高校及知名企业建立了良好的合作关系。中心共有博士及以上学位骨干人员10人,专门负责公司新产品研发等工作,已成功研发出无线温度监控器及NO检测试剂盒等产品(详情见成功案例),另有细胞分选仪等三个项目正在积极孵化当中。
2017 - 05 - 31
案例名称: 孵化中心流程
说明:
2017 - 07 - 17
微信公众号
检测咨询热线
 
地址:四川省成都市成华区成宏路72号-四川检验检测创新科技园2号楼4层
          湖南省长沙市芙蓉区雄天路98号广发隆平创业园2栋6002
电话:028 8525 3068
传真:+86 0755-2788 8009
Copyright ©2005 - 2013 成都栢晖生物科技有限公司
犀牛云提供企业云服务