GCB | 增温+干旱+CO2升高对草原土壤氮循环的影响

点击蓝字｜关注我们

Content

氮(N)是陆地生态系统中最重要的元素之一。它是一种抑制所有生物生长和活动的大量营养素，包括植物和土壤微生物。它调节土壤有机质分解，并能影响生态系统对全球气候变化的响应。在土壤系统中，N主要以高分子量有机N (HMW-ON)形式存在，即高分子化合物，这些化合物需要转化为更小的低聚物或单体(即解聚)，从而成为植物和微生物的生物可利用性。这些低分子量(LMW)有机氮化合物可以被微生物矿化或直接被植物吸收。以往研究认为N矿化被认为是土壤N循环的限制步骤，但最近的研究表明，HMW-ON聚合物(如蛋白质、肽聚糖和几丁质)的解聚是土壤N循环的瓶颈。主要是因为超过50%的土壤氮由肽结构存在，并且贡献了大约90%的植物凋落物和微生物残留量的总氮，蛋白质解聚为寡肽和游离氨基酸驱动土壤氮循环，并决定了植物和微生物的可用氮量。尽管这些过程很重要，但我们对它们如何应对环境变化知之甚少。图1 研究样地实验处理
本研究是在奥地利阿尔卑斯山的一个管理山地草原(即在每次地上切割后，每个地块接受等量施肥)进行了独特的多因素试验设计，测试了大气CO2 (eCO2)增加、温度升高(eT)及其相互作用的影响。此外，还测试了夏季干旱对对照或处理(eT + eCO2)环境条件的影响。使用15N同位素技术测量总蛋白质解聚和微生物氨基酸消耗率(以及总有机N矿化和硝化作用)。研究的目标：不同全球变化因子对整个生长季节土壤有机氮过程总速率的影响。研究结果：eCO2没有表现出独立效应，而eT对土壤有机氮过程速率有显著的季节调节效应，春季eT对土壤有机氮过程速率呈负向影响，夏季为中性影响，秋季为正向影响。作者将其归因于基质可用性和季节温度变化的组合作用。干旱导致有机氮过程速率加倍，在复湿后3个月内恢复到环境条件下的速率。值得注意的是，本研究察到土壤蛋白质解聚的控制发生了变化，从持续环境变化驱动(eT和eCO2)下的植物基质控制转变为脉冲扰动(干旱)下的微生物更替和土壤有机氮有效性控制。本研究是第一个分析多个全球变化因子和季节性因素对土壤有机氮过程的个体效应和组合效应的研究，有助于我们了解未来世界陆地氮循环。图2 土壤有机氮过程对高温和大气CO2浓度的响应

图3 蛋白质解聚和其他参数的关系

相关热门文章

扫描二维码 ｜关注我们

转发、收藏、点赞、点在看

点击文末”阅读原文“可获链接

注意：由于微信修改了推送规则，请大家将生态学者加为星标，或每次看完后点击页面下端的“在看”，这样可以第一时间收到我们的推文！

版权声明

学术分享，侵权告改或删！