GCB | 杨元合课题组：青藏高原土壤微生物残体碳的深度依赖驱动因素

点击蓝字｜关注我们

Info

原名：Depth-dependent drivers of soil microbial necromass carbon across Tibetan alpine grasslands

译名：青藏高寒草地土壤微生物残体碳的深度依赖驱动因素

期刊：Global Change Biology

通讯作者：杨元合

通讯作者单位：中科院植物所

原文链接:

https://doi.org/10.1111/gcb.15969

Introduction 

       微生物残体碳(C)被认为是土壤碳库持久性的重要贡献者。然而，目前还缺乏对不同土层微生物残体C的大规模系统观测，特别是对高寒生态系统。此外，生物和非生物变量(如植物C输入量和矿质特性)在调节微生物残体C方面的相对重要性是否会随着土壤深度的变化而变化尚不清楚。本公众号前面的两篇推文对微生物残体做了详细的介绍（SBB Editorial review | 微生物残体热：在土壤有机质形成中的作用日益受到重视；Nature microbiology | 微生物在土壤碳储量中的重要性）。

Methods 

     本研究利用青藏高原2200 km草原样带36个样点的土壤样品，分别采集了了表土(0-10 cm)和底土(30-50 cm)样品（Ecology Letters | 杨元合课题组：土壤碳持久性受植物输入和矿物保护的影响）。研究内容包括：测定了土壤样品的氨基糖、植物C输入对土壤微生物残体C的影响、微生物特性、以及矿物保护对微生物残体C的影响。此外，作者还收集了全球草地微生物残体C的数据。

Results 

1. 西藏高寒草地微生物残体C的空间变异性较大。36个采样点表土和底土微生物残体C分别为0.55 ~ 34.78和0.40 ~ 15.19 mg g-1，平均为9.57 ~ 1.72和3.29 0.57 mg g-1。

图1 青藏高寒草地表层(b)和底土(d)微生物残体C采样点的地理分布(a)和频率分布(d)，以及高寒草甸、高寒草原和整个高寒草地两种土壤深度微生物残体C的比较(C)。

2. 微生物残体C与多种生物和非生物变量密切相关。生物和非生物因素共同解释了62%的微生物残体C的空间变异(图3b)。

图2 (a)表土和(b)底土中植物碳输入和矿物保护对微生物残体碳的相对贡献

3. 微生物残体C的主要决定因素取决于土壤深度。在表层土壤中，植物C输入和矿质保护均对微生物残体C起主导作用。植物C输入和矿质保护对微生物残体C的空间变异贡献率达92.6%(图2a)。SEM分析表明，微生物残体C主要且直接受到植物C输入和矿质保护的影响(图3a)，标准化的直接效应分别为0.48和0.55(图4a)。植物C输入通过调节土壤pH和矿物保护间接影响微生物残体C(图4a)。在底土中，土壤粘土颗粒、铁铝氧化物和交换性钙提供的物理化学保护主要促进了微生物残体C的保存。与表层土壤相比，矿物保护对深层土壤微生物残体C变化的解释比例(30.1%)远高于植物C输入(4.1%)(图2b)。SEM分析证实了矿质保护在调控底土微生物残体C中的重要作用(图3b)。

图3 结构方程模型：生物和非生物因素对表土(a)和底土(b)微生物残体C的直接和间接影响

图4 结构方程模型(SEM)中每个变量的标准化效应

4. 与全球草地相比，西藏高寒草地微生物源C的比例相对较低(表土:45.4% vs. 58.1%;底土:41.7% vs. 53.7%)。

 Conclusion

综上所述，青藏高寒草地表层和底土微生物残体C对土壤有机碳的贡献均高达40%以上。但与全球草地相比西藏高寒草地微生物源C的比例相对较低(表土:45.4% vs. 58.1%;底土:41.7% vs. 53.7%)。微生物残体C的主要决定因素取决于土壤深度。植物C输入的影响随土壤深度的增加而减弱，而矿质保护的影响则随土壤深度的增加而增强（表层土壤中植物碳输入和矿质保护对微生物残体C的影响均占主导地位。而在底土中，土壤粘土颗粒、铁铝氧化物和交换性钙提供的物理化学保护主要促进了微生物残体C的保存）。因此在地球系统模型中，为了准确预测土壤碳动态及其对全球变暖的潜在反馈，应考虑土壤深处微生物残体C的差异驱动因素。

相关热门文章

扫描二维码 ｜关注我们

转发、收藏、点赞、点在看

点”阅读原文“可获链接

版权申明：学术分享，侵权告改或删！