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研究人員在土壤有機質積累過程中微生物作用研究中獲新發現


土壤微生物驅動亞熱帶森林演替過程中土壤有機碳的形成和周轉,且土壤微生物殘留物是土壤有機碳庫的重要來源,在長期土壤碳固持方面起重要作用。氨基糖是微生物殘留物的生物標識物,其積累和轉化特性可以指示微生...

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土壤微生物驅動亞熱帶森林演替過程中土壤有機碳的形成和周轉,且土壤微生物殘留物是土壤有機碳庫的重要來源,在長期土壤碳固持方面起重要作用。氨基糖是微生物殘留物的生物標識物,其積累和轉化特性可以指示微生物對土壤有機質積累的貢獻。在亞熱帶森林演替過程中,地上植被從針葉林轉變為闊葉林,不同凋落物質量影響微生物底物利用效率及微生物群落組成,但土壤有機碳積累與微生物碳固持功能之間的長期關聯作用目前尚不清楚。

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中國科學院沈陽應用生態研究所物質迴圈過程研究組選擇亞熱帶森林演替序列下三種林型(早期為馬尾鬆林,中期為針闊混交林和頂級演替為常綠闊葉林),通過測定演替過程中不同深度土壤氨基糖含量及其占土壤有機碳比例變化,評估亞熱帶森林演替下土壤有機質積累過程中微生物作用。結果發現,在0-40cm土層中土壤有機碳和氨基糖含量及儲量均隨著森林演替進行逐漸增加,這說明微生物增殖-死亡過程與土壤有機碳固持密切相關。針葉林凋落物相對難分解,使微生物殘留物對土壤有機碳的貢獻較低。闊葉林樹種的引入增加了微生物殘留物積累以及土壤有機碳的固持,但從演替早期到中期的過程中氨基糖的積累比有機碳更迅速,這可能意味著微生物殘留物形成和積累是有機碳固持的先決條件。由於在結構上真菌殘留物較細菌殘留物相對更難分解,在演替中期真菌殘留物碳占有機碳的比例最高,而在頂級演替階段細菌殘留物碳更易於積累。因此,亞熱帶森林演替過程中,土壤有機碳的積累過程可能先經過真菌殘留物穩定化階段,而後逐漸轉變為細菌殘留物積累階段。鼎湖山森林生態系統以針闊混交林為主,研究推斷該地區森林土壤具有較大的固碳潛力;研究首次發現微生物影響有機質的化學組分變化,這對瞭解亞熱帶森林演替過程中長期土壤有機碳動力學過程有重要意義。

  

相關研究成果以 Linkage of microbial residue dynamics with soil organic carbonaccumulation during subtropical forest succession為題,發表在Soil Biology and Biochemistry 上。研究得到了中科院戰略先導微生物專項、國家自然科學基金面上項目、國家重點基礎研發計劃以及中科院學術創新團隊項目資助。


圖1.不同演替階段不同層次土壤氨基糖態碳占有機碳比值變化

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圖2.不同演替階段不同層次土壤真菌來源氨基葡萄糖態碳和胞壁酸態碳分別占有機碳比值變化


來源:中國科學院沈陽應用生態研究所



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