大氣氮沉降導(dǎo)致的土壤養(yǎng)分失衡，會對微生物介導(dǎo)的土壤碳循環(huán)過程產(chǎn)生重要影響。然而，養(yǎng)分平衡如何通過與微生物互作，進而影響土壤激發(fā)效應(yīng)（即活性碳輸入對土壤有機質(zhì)分解速率的改變）尚缺乏機制性理解。中國科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)任務(wù)團隊基于廣東鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站的長期養(yǎng)分添加控制實驗平臺，對長期養(yǎng)分添加的豆科和非豆科植物土壤進行了13C標(biāo)記的葡萄糖培養(yǎng)實驗，系統(tǒng)研究了土壤養(yǎng)分添加和植物類型調(diào)控土壤激發(fā)效應(yīng)微生物學(xué)機制。研究發(fā)現(xiàn)：（1）葡萄糖的添加會加快土壤有機質(zhì)的降解速率，導(dǎo)致正激發(fā)效應(yīng)，而且不受養(yǎng)分添加和植物類型的影響；（2）養(yǎng)分添加對土壤激發(fā)效應(yīng)的影響與植物類型密切相關(guān)：在非豆科植物土壤中，只有氮磷同時添加的情況才會導(dǎo)致比對照更高的正激發(fā)效應(yīng)；而對于豆科植物土壤，磷添加和氮磷同時添加均可誘發(fā)更高的正激發(fā)效應(yīng)；（3）借助DNA穩(wěn)定同位素探針和高通量定量PCR技術(shù)，發(fā)現(xiàn)土壤激發(fā)效應(yīng)與微生物碳利用率的提高密切相關(guān)，同時伴隨著微生物群落活性、養(yǎng)分循環(huán)功能基因豐度和酶活性的提高。研究結(jié)果表明，土壤氮磷養(yǎng)分平衡對土壤激發(fā)效應(yīng)影響，依賴于根際微生物群落的組成和功能。該研究揭示了植物與根際微生物群落互作在調(diào)控土壤碳循環(huán)對養(yǎng)分平衡的響應(yīng)中的作用，從微生物的角度深化了土壤激發(fā)效應(yīng)調(diào)控機制的理解，這對于預(yù)測未來氣候變化導(dǎo)致的養(yǎng)分輸入的不平衡，對區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響具有重要的科學(xué)價值。
相關(guān)研究成果近期在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊The ISME Journal（《國際微生物生態(tài)學(xué)學(xué)會雜志》）上。華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)任務(wù)團隊李健博士（現(xiàn)為中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所博士后）為論文的第一作者，劉占鋒研究員和朱永官院士為論文的共同通訊作者，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所、中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所、中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、西澳大利亞大學(xué)、田納西州立大學(xué)、巴塞羅那自治州大學(xué)和康奈爾大學(xué)等單位的研究人員參與了部分工作。本研究得到了國家自然科學(xué)基金和中國博士后基金等項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41396-023-01523-9
養(yǎng)分平衡調(diào)控土壤激發(fā)效應(yīng)的微生物學(xué)機制
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