近日,我校生命与环境科学学院肖春旺教授团队在草原土壤碳循环领域研究取得了重要进展,研究成果以“Short-term effects of labile organic C addition on soil microbial response to temperature in a temperate steppe”为题于2022年2月15日在线发表在国际土壤学领域主流期刊《Soil Biology and Biochemistry》(土壤学领域排名第一, IF5 = 8.312)上。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108589。
在自然生态系统中,易分解有机碳(LOC)向土壤中的输入是常见的,对土壤碳库的形成和稳定至关重要。然而,目前仍不清楚温度如何影响土壤微生物对易分解有机碳输入的响应,以及土壤有机质(SOM)分解的温度敏感性(Q10)在短期内如何受到易分解有机碳输入的影响。本研究应用同位素示踪技术,将δ13C标记的葡萄糖添加到草原土壤中,在53小时的培养期内,在分钟尺度上测定了不同温度下(10, 15, 20, 25 ℃)微生物对易分解有机碳和土壤有机质的利用情况。
图1 自然生态系统中易分解有机碳向土壤输入的概念图
研究结果表明,微生物对易分解有机碳输入的反应是迅速的,易分解有机碳的添加促进了土壤有机质的分解,而温度的升高增强了微生物对易分解有机碳添加的反应强度(图2)。随着温度的升高,微生物利用易分解有机碳和土壤有机质的呼吸比例增加,更多的易分解有机碳被用于呼吸作用(图3)。此外,易分解碳输入增加了土壤有机质分解的温度敏感性,但这种影响随着易分解有机碳的消耗而逐渐减少(图4)。
图2不同的温度处理下微生物呼吸速率和CO2累积排放
图3微生物利用不同碳源(易分解有机碳vs土壤有机质)呼吸作用的比例
图4易分解有机碳和土壤有机质分解的温度敏感性变化
生命与环境科学学院2019级博士研究生李超为本论文第一作者,我院肖春旺教授和中国科学院地理科学与资源研究所何念鹏研究员为本论文的共同通讯作者。另外,法国巴黎文理研究大学的Bertrand Guenet 教授也参与了本研究。本研究得到了国家自然科学基金(No. 42141004, 31988102, 32171544)和中央民族大学研究生科研实践项目(NO. BZKY2021075)的资助。
肖春旺教授,博士生导师,2017年从中科院植物所引进的高层次优秀人才,现任中央民族大学呼伦湖草原生态试验站站长;长期从事全球变化与陆地生态系统关系研究,重点探讨陆地生态系统地下有机碳循环及机制;在New Phytologist, Soil Biology and Biochemistry, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Trends in Ecology and Evolution, PNAS, Global Change Biology, Oikos, Tree Physiology, Biogeosciences, Science of The Total Environment, Plant and Soil等国内外期刊上发表论文80多篇,主持国家自然基金项目、中国科学院知识创新工程重要方向项目课题、科技部国家重点研发计划项目专题等共计15项。