国内土壤科研进展（2019年第10期）|研究

导  读

在山区土壤多样性研究领域取得进展；在可溶性有机碳在不同深度土壤中的去向研究中取得进展；揭示陆地生态系统生物固氮对养分输入的响应格局和机制。

来源：根据中国科学院网站近期报道整理

遗传发育所农业资源中心在山区土壤多样性研究领域取得进展

土壤多样性的减少已经是世界性的问题。在美国有4.5%的土壤成为濒危土壤；位于英国的威尔士，也存在0.13%为稀有土壤；相比而言，中国土壤多样性减少的问题更为严重，7.5%的自然土壤濒临消失，并且80%的濒危土壤没有受到重视。土壤是植物以及土壤动物生存的基础，同时也是生态系统的重要组分。土壤多样性的消失直接影响生物多样性及生态系统服务功能。目前生物多样性的研究和保护已经受到广泛重视，而对土壤多样性的关注严重不足。2014年，Science发表了题为Rare earth的文章，阐述了全球多地土壤多样性受到威胁并呼吁土壤多样性的保护与生物多样性的保护同样重要，两者任何一个的消失都是不可逆的。2015年，Nature上发表了关于土壤生物多样性与人类健康的文章，指出改善土地管理，提高土壤生物多样性，将有利于改善人类健康。可见，土壤多样性的研究与保护具有非常重要的意义。

近几年来，中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心生态工程研究组副研究员付同刚通过对太行山区土壤多样性方面的一系列研究，探明了太行山区土壤多样性的空间格局及其主控因素。结果表明，太行山区土壤类型丰富度分布的最佳拟合模型为对数正态模型，说明处于中间丰富度程度的土壤类型在太行山区分布最广；自然因素中，海拔对土壤多样性的影响最大，而人为因素中，耕作对土壤多样性的影响最大；太行山区稀有土壤种类数约占总土壤种类数的38.3%，濒危土壤种数约占7.4%，说明太行山区土壤多样性消失较为严重；利用地统计学方法，确定了太行山区北部的3个县、南部的7个县为土壤多样性保护的核心区；北部的6个县、南部的14个县为缓冲区。以上结果加深了对山区土壤多样性的认知程度，为土壤多样性的保护提供了科学依据。

该系列研究首次明确了山区土壤多样性的主控因素，创新了地统计学方法在土壤多样性研究中的应用，提出了土壤多样性保护的核心区和缓冲区的概念，推动了相关学科的理论进展，为土壤资源的保护和利用提供了科学依据和理论支撑。以上研究结果分别发表在国际期刊Geoderma（2篇）和Land Degradation & Development上。审稿人认为，该研究具有非常重要的价值，希望在该领域继续开展深入研究。付同刚为文章的第一作者，研究员刘金铜为文章的通讯作者。研究得到“973”项目和国家自然科学基金项目的资助。

论文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016706117300496

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001670611732027X

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ldr.3381

遗传发育所农业资源中心在山区土壤多样性研究领域取得进展

武汉植物园在可溶性有机碳在不同深度土壤中的去向研究中取得进展

可溶性有机碳（DOC）是陆地碳库中最活跃的一个部分，它在森林生态系统中的持续流动是碳损失的重要途径，同时也是氮、磷等生源要素及重金属、有机污染物等转移的载体，因此DOC是森林生态系统碳预算的重要组成部分。现有研究多是关注森林DOC的浓度、动态和影响因素，但对地表来源的DOC进入土壤后，其在土壤中的垂直迁移和转化规律还知之甚少。

中国科学院武汉植物园全球变化生态学学科组博士生王敏在研究员刘峰的指导下，将13C标记的凋落物来源的DOC添加到不同深度土柱（0-10 cm、0-30cm和0-60 cm）中，进行了为期180天的室内培养。定量分析DOC进入土壤后去向（包括截存、矿化和淋出）。研究结果表明DOC主要被土壤保留，其次是被微生物降解，仅有极少的淋溶损失。利用三维荧光平行因子分析法分析水溶液中有机碳组成，结果表明凋落物来源DOC与水可溶性有机碳（WSOC）和土壤淋出液有机碳（LDOC）组成差异显著。而WSOC和LDOC的性质与土壤碳更为相似，该结果支持动态交换模型（“dynamic exchange model”）。

该研究得到国家自然科学基金（31400463，31470526）资助，相关研究成果以The fate of litter-derived dissolved organic carbon in forest soils: results from an incubation experiment 为题发表在期刊Biogeochemistry上。

论文链接

https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10533-019-00576-3

可溶性有机碳在不同深度土壤的分布

华南植物园揭示陆地生态系统生物固氮对养分输入的响应格局和机制

生物固氮是陆地生态系统重要的氮素来源之一，其活性的高低影响了生态系统的养分循环和净初级生产力。虽然已有多数控制性试验研究表明养分是影响生物固氮的重要因子，但在全球尺度上，有关养分调控陆地生态系统生物固氮及其驱动因子的认识仍然很薄弱。

中国科学院华南植物园生态中心博士后郑棉海在研究员莫江明的指导下，通过收集和整合分析全球不同自然生态系统（热带/亚热带森林、温带森林、北方森林、草地和苔原）、不同基质（土壤、凋落物、苔藓、地衣、叶片和根瘤）和不同固氮类型（自由固氮和共生固氮）对养分（氮、磷和微量元素）输入的响应格局；同时分析养分添加措施（养分添加速率、持续时间和输入总量）和环境因子（温度、降雨和氮沉降）对以上这些响应格局的作用。研究表明，氮添加抑制生态系统生物固氮（-19%），微量养分添加促进生态系统生物固氮（+30.4%），而磷添加对生物固氮的影响取决于生态系统、基质和固氮类型。研究进一步发现中高纬度生态系统生物固氮对养分输入的响应（32.9-61.3%）比低纬度生态系统的响应（8.5-36.9%）更敏感，并且中高纬度生态系统生物固氮的响应随着纬度降低而减弱。此外，研究还揭示了养分添加措施没有影响生物固氮的响应，但环境因子显著影响生物固氮对养分输入的响应；即随着温度、降雨量和大气氮沉降速率的增加，中高纬度生态系统（低温、低降雨和低氮沉降区域）生物固氮对养分输入的响应减弱。

相关研究揭示了自然陆地生态系统生物固氮对养分输入的响应格局以及环境因子对生物固氮响应的调控机制，暗示了未来部分全球变化（全球变暖、局部降水增加和氮沉降加剧）可能会降低养分对中高纬度生态系统生物固氮的限制。该研究结果已于近日发表在全球变化领域刊物Global Change Biology上。相关研究获得国家自然科学基金、博士后创新人才支持计划和博士后科学基金等资助。

文章链接 

 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/gcb.14705

图：养分添加对不同生态系统(a)、固氮基质(b)和固氮类型(c)生物固氮的影响 

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