SBB | 植物与微生物途径驱动植物多样性对亚热带森林土壤碳累积的影响

点击蓝字｜关注我们

Content

生物多样性丧失是人类世维持生态系统稳定性和功能的主要挑战之一。碳固存是受生物多样性影响的关键生态系统功能。土壤有机碳（SOC）含量约为地表植被中有机碳含量的3倍，在生态系统碳固存和缓解全球气候变化中发挥着关键作用。研究表明，植物物种丰富度（PSR）下降与草原和森林的SOC储量减少有关。然而，由于SOC的复杂起源和组成，驱动PSR-SOC关系的机制尚未完全揭示，这限制了我们对PSR-SOC关系的普遍性、持久性和有效性的理解。本研究区位于中国东南部浙江省古田山国家级自然保护区内。2008年建立了27个30米×30米的配对研究区。PSR被确定为胸径大于10厘米的单株树的植物种类数量。作者使用生物标记物和土壤分馏来分离与植物（即木质素酚、轻组分和POM (particulate organic matter)）或微生物输入（即氨基糖和MAOM(mineral-associated organicmatter)）相关的SOC成分，并比较它们对表层土壤（0-10cm）和底层土壤（30-40cm）中SOC累积的贡献（图1）。

图1 本研究的取样区域

研究发现：在考虑了基质、土壤性质和林龄的影响后，PSR对两个深度的SOC浓度都有积极的影响。然而，PSR-SOC关系在表土和底土中由不同路径驱动。在表层土壤中，PSR在基质、土壤性质和林龄的积极影响后，对SOC积累产生了强烈的加性效应，主要受植物衍生成分（以木质素酚、轻组分和颗粒有机物为代表）的调节，其次是微生物残体。相比之下，PSR对微生物衍生成分（以氨基糖和矿物相关有机物为代表）的累积具有积极影响，但不可能通过影响底土中溶解有机物（DOM）和氮的可用性（即DOM微生物途径）来影响植物残体。因此，微生物衍生成分主导了底土的SOC变化，而植物衍生成分在表土中发挥着更重要的作用。此外，我们的结果表明，PSR对底土中的慢循环SOC（即MAOM）有显著影响，这对土壤的长期碳汇潜力有重要影响。本研究为不同深度的PSR-SOC关系驱动机制提供了新的信息，这可能有助于在地球系统模型中预测植物多样性变化的土壤碳动态。

图2 森林表土（橙色）和底土（蓝色）之间土壤变量的差异。

图3 土壤有机碳与生物标志物和总有机碳中各组分的关系

图4 冗余分析（RDA）：环境因素对土壤有机碳、生物标记物和表层和下层土壤中有机碳（OC）浓度的影响。

上述研究成果以“Plant and microbial pathways driving plant diversity effects on soil carbon accumulation in subtropical forest”为题，于2021年8月发表于国际土壤领域TOP期刊Soil Biology and Biochemistry上。中科院植物所所冯晓娟研究员为通讯作者。

相关热门文章

注意：点击文末”阅读原文“可获链接。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！