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文獻解讀   原名:Divergent accumulation of microbial necromass and plant lignin components in grassland soils譯名:草地土壤中微生物殘體和植物木質(zhì)酚積累的差異期刊:Nature CommunicationsIF:16.6發(fā)表時間:2018第一作者:Tian Ma摘要微生物和植物是如何促進土壤有機碳(SOC)積累的?為此,我們使用氨基糖和木質(zhì)素酚分別作為微生物壞死物質(zhì)和植物木質(zhì)素成分的示蹤劑,并與世界其他草原土壤的已發(fā)表數(shù)據(jù)進行比較,研究它們在蒙古草原表層土壤中的分布。在所有考察的草原土壤中,木質(zhì)素酚類會減少,而氨基糖則會隨著 SOC 含量的增加而增加,這為微生物殘體在 SOC 積累中的關(guān)鍵作用提供了大陸尺度的證據(jù)。此外,與細粒土壤中粘土對氨基糖積累的控制不同,蒙古粗粒土壤中干旱對氨基糖積累和木質(zhì)素分解起著核心作用。因此,干旱度的變化可能會對不同質(zhì)地的草原土壤中微生物介導(dǎo)的 SOC 積累產(chǎn)生不同的影響。研究背景大部分有機碳的周轉(zhuǎn)是比較緩慢的,從百年到千年。微生物和植物如何促進這些土壤有機碳庫的形成和積累,是與土壤碳動態(tài)和對全球變化的響應(yīng)有關(guān)的一個基本問題,也是一個備受爭議的問。傳統(tǒng)上,木質(zhì)素等植物結(jié)構(gòu)化合物因其化學(xué)難降解性和在腐爛廢棄物中的積累而被認為是緩慢循環(huán)的 SOC...
發(fā)布時間: 2023 - 08 - 14
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發(fā)布時間: 2021 - 08 - 20
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摘要:最近的研究強調(diào),真菌菌絲殘體是土壤C和N輸入和儲存的重要組成部分。因此,識別控制真菌殘體分解的微生物群落和生態(tài)因子將為了解真菌有機質(zhì)如何影響森林土壤C和養(yǎng)分循環(huán)提供關(guān)鍵的見解。我們調(diào)查了真菌殘體上定殖的微生物群落的長期動態(tài)過程,利用不同網(wǎng)孔大小的培養(yǎng)袋以控制植物根系和微生物分解者的參與。在30個月的培養(yǎng)過程中,殘體相關(guān)的細菌和真菌群落在分類和功能上都很豐富,寡營養(yǎng)細菌和根相關(guān)真菌(即ECM真菌、ERM真菌和內(nèi)生真菌)的豐度在網(wǎng)袋分解后期增加。殘體相關(guān)的β-葡萄糖苷酶活性在6個月時最高,而亮氨酸氨基肽酶在18個月時最高。基于漸近分解模型,根的存在與真菌殘體最初更快的分解速率有關(guān),但導(dǎo)致在稍后的采樣時間內(nèi)真菌殘體保留的更多。這些結(jié)果表明,微生物群落組成和酶活性在分解真菌殘體過程中保持動態(tài)變化,根系及其共生真菌導(dǎo)致微生物殘體周轉(zhuǎn)隨著時間的推移而減慢。關(guān)鍵詞:細菌,北方森林土壤,C循環(huán),ECM真菌,ERM真菌,真菌殘體,真菌,菌絲周轉(zhuǎn)。研究背景:死亡的真菌菌絲(以下簡稱真菌殘體)在土壤C、N循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用。但迄今為止的大多數(shù)研究集中于短期的真菌殘體質(zhì)量損失以及與殘體分解相關(guān)的早期定殖的微生物群落。考慮到真菌殘體較難降解部分的長期存在,微生物分解者在何種程度上仍然活躍地占據(jù)這些部分尚不清楚。此外,很少有研究測量了與真菌殘體分解相關(guān)的酶,這與基于序列的鑒定可以幫助確定不同微生物分解者群體的目標資源。最后,根系可以加速或延緩?fù)寥烙袡C質(zhì)的分解。并且根系的存在也會影響各種與根系相關(guān)的微生物豐度,包括ECM真菌。然而目前尚不清楚隨著時間的推移與根系相關(guān)的ECM真菌是如何影響真菌殘體的。研究內(nèi)容:基于此,本研究對含有真菌殘體的網(wǎng)袋首先進行了高通量測序來識別6、18和30個月土壤培養(yǎng)后與真菌殘體分解相關(guān)的細菌和真菌群落。其次,在同一采樣時間內(nèi),定量了3種針對不同的C和N組分的酶(β-葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和N-乙酰葡萄糖苷酶)的活性。第三,重新分析了真菌殘體質(zhì)量損失率,以評估早期和后期取樣時根系存在的潛在不同影響。研究方法:本研究在赫爾辛基大學(xué)Hyytiälä林業(yè)野外觀測站和SMEAR II生態(tài)-大氣關(guān)系測量站進行。將原位培養(yǎng)的Chondrostereum purpureum殘體放入3種不同孔徑(1、50、1000μm)的尼龍網(wǎng)袋中,再將網(wǎng)袋隨機埋入有機層和礦質(zhì)層之間,并于分解的第6、18和30個月時收獲。研究結(jié)果:1. 與真菌殘體相關(guān)的細菌和真菌群落01細菌OTU豐富度隨時間增加相對穩(wěn)定,而真菌群落的OTU豐富度隨時間增加而增加(圖1)...
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發(fā)布時間: 2021 - 08 - 20
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標題:Soil carbon persistence governed by plant input and mineral protection at regional and global scales論文id:https://doi.org/10.1111/ele.13723 原名:Soil carbon persistence governed by plant input and mineral protection at regional and global scales譯名:區(qū)域和全球尺度上土壤碳持久性受植物輸入和礦物保護影響期刊:Ecology LettersIF:8.665發(fā)表時間:2021.03.11第一作者:陳蕾伊通訊作者:楊元合主要單位:中國科學(xué)院植物研究所摘要闡明影響土壤有機質(zhì)(SOM)持久性的潛在過程是預(yù)測土壤碳-氣候反饋的前提。然而,大地理尺度上植物碳(C)輸入調(diào)控多層土壤SOM存留的潛在作用仍然不清晰?;谠谇嗖馗咴_展的大尺度土壤放射性碳(Δ14C)測定,我們發(fā)現(xiàn)盡管表土層Δ14C與氣候、礦物性質(zhì)和SOM化學(xué)組成有重要的聯(lián)系,植物C輸入是造成表層土壤C不穩(wěn)定的主要貢獻者。與之相反,鐵鋁氧化物和陽離子的礦物保護在深層土壤SOM留存中更為重要。這些區(qū)域性的觀測結(jié)果得到了全球土壤放射性碳數(shù)據(jù)庫(ISRaD)的全球整合結(jié)果的證實。我們的研究結(jié)果闡明了植物C輸入對不同土壤層SOM持久性的差異化影響,為模型更好地預(yù)測變化環(huán)境下多層土壤的C動態(tài)提供了新見解。研究背景土壤是陸地生物圈中最大的碳儲量,在全球碳循環(huán)中具有舉足輕重的地位。土壤碳的微小損失也可能強烈地影響大氣二氧化碳(CO2)濃度,并觸發(fā)對氣候變暖的潛在正反饋。由于對土壤SOM的穩(wěn)定和不穩(wěn)定機制認識不足,有關(guān)土壤C命運的預(yù)測模型仍然存在很大不確定性。曾有報道表示地球系統(tǒng)模型高估了土壤C周轉(zhuǎn)率超過6倍,部分原因是這些模型缺乏對SOM穩(wěn)定機制的完整描述。因此,要準確預(yù)測土壤C動態(tài)及其對氣候變暖的潛在反饋,就必須深入了解大地理尺度上SOM持久存在的潛在機制。放射性碳(14C)是研究不同時間尺度碳動力學(xué)的有效工具。土壤放射性碳含量已被廣泛認可用以表征SOM持久性?;?4C,先前的研究已經(jīng)提出了影響SOM穩(wěn)定或不穩(wěn)定的多種因素。其中,氣候通常被視為一個重要的調(diào)控因素,例如,凍結(jié)溫度和水淹條件有助于SOM的長期儲存。除了氣候調(diào)節(jié)外,由于SOM內(nèi)在的化學(xué)頑抗性,SOM性質(zhì)也可以通過選擇性保護來調(diào)節(jié)土壤C動態(tài),并且礦物-有機復(fù)合體的形成能抑制SOM分解。此外,以凋落物和根際沉積物形式的植...
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發(fā)布時間: 2021 - 08 - 20
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標題:Permafrost nitrogen status and its determinants on the Tibetan Plateau論文id:https://doi.org/10.1111/gcb.15205原名:Permafrost nitrogen status and its determinants on the Tibetan Plateau譯名:青藏高原多年凍土氮素狀況及其決定因素期刊:Global Change BiologyIF:10.863(2020)發(fā)表時間:2020年6月7日第一作者: Chao Mao通訊作者:楊元和主要單位:中國科學(xué)院大學(xué),中國科學(xué)院植物研究所摘要:It had been suggested that permafrost thaw could promote frozen nitrogen (N) release and modify microbial N transformation rates, which might alter soil N availability and then regulate ecosystem functions. However, the current understanding of this issue is confined to limited observations in the Arctic permafrost region, without any systematic measurements in other permafrost regions. Based on a large-scale field investigation along a 1,000 km transect and a laboratory incubation experiment with a 15N pool dilution approach, this study provides the comprehensive evaluation of the permafrost N status, including the available N content and related N transformation rates, across the Tibetan alpine permafrost region. In contrast to the prevailing view, our results showed that the Tibet...
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發(fā)布時間: 2021 - 08 - 20
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標題:Global meta-analysis shows pervasive phosphorus limitation of aboveground plant production in natural terrestrial ecosystems 論文id:10.1038/s41467-020-14492-w原名:Soil carbon persistence governed by plant input and mineral protection at regional and global scales譯名:自然陸地生態(tài)系統(tǒng)地上植物生產(chǎn)力普遍受到磷限制期刊:Nature CommunicationsIF:12.212發(fā)表時間:2020.01.30第一作者:侯恩慶通訊作者:侯恩慶,溫達志主要單位:中國科學(xué)院華南植物源   摘要:熱帶地區(qū)地上植物生產(chǎn)普遍被認為受到P限制,而其他地區(qū)P限制則很少發(fā)生。本研究發(fā)現(xiàn)磷限制可能是更加廣泛的存在及其強度可能比以往預(yù)測的更強。Meta分析結(jié)果顯示在652個施磷野外試驗中,近半數(shù)研究(46.2%)表明P顯著地限制了植物地上部分生產(chǎn)力。在全球范圍內(nèi),P添加使陸地生態(tài)系統(tǒng)地上植物產(chǎn)量增加了34.9%,比之前預(yù)測的增加了7.0 ~ 15.9%。相比之下,在農(nóng)田中,添加P僅使地上植物產(chǎn)量增加了13.9%,這可能是由于歷史施肥所致。不同氣候帶和地區(qū)對磷的限制程度也不同,并受氣候、生態(tài)系統(tǒng)特性和施肥制度的影響。除證實熱帶地區(qū)普遍存在P限制外,我們的研究還表明其他地區(qū)也通常存在磷限制,表明了以往的研究低估了改變磷供應(yīng)對陸地生態(tài)系統(tǒng)地上植物生產(chǎn)的重要性。研究背景:陸地地上植物生產(chǎn)力受到養(yǎng)分限制已被廣泛承認。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中,氮被認為是最重要的限制養(yǎng)分,而P盡管也是重要的限制養(yǎng)分,但其主要發(fā)生在風化作用強烈的熱帶低海拔地區(qū)。然而目前更多的研究發(fā)現(xiàn)P限制可以發(fā)生在苔原地區(qū)、溫帶風化作用強烈地區(qū),這些發(fā)現(xiàn)對上述觀點提出了挑戰(zhàn)。目前為止,對于P在怎樣的條件下限制陸地地上植物生產(chǎn)的認識人不清楚。因此,在耦合模型相互比較項目(CMIP5)第五階段的數(shù)十個模型中,沒有一個代表陸地磷生物地球化學(xué),這導(dǎo)致了21世紀陸地碳匯強度的估算存在很大的不確定性。本文報道了陸地生態(tài)系統(tǒng)地上植物產(chǎn)量的分布、大小和驅(qū)動因素。為此,我們使用了一個收錄了從1955年至2017年發(fā)表的285篇論文匯編而成的652個P添加原位實驗數(shù)據(jù)的全球數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫涵蓋了所有陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要類型,包括自然陸地生態(tài)系統(tǒng)(436個森林、草原、苔原或濕地實...
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發(fā)布時間: 2021 - 08 - 20
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論文ID:英文名:Organo–organic and organo–mineral interfaces in soil at the nanometer scale譯名:納米尺度下土壤有機-有機和有機-礦物界面期刊:Nature communicationsIF: 14.919發(fā)表時間:2020.11.30第一作者:Angela R. Possinger通訊作者:Johannes Lehmann主要單位: 康奈爾大學(xué)摘要:土壤碳(C)庫的能力大小是由有機質(zhì)和礦物相之間的相互作用介導(dǎo)的。然而,以往研究提出的有機質(zhì)在團聚體有機礦物微結(jié)構(gòu)內(nèi)的層狀積累尚未得到必要的納米尺度空間分辨率的直接可視化證據(jù)。與以往研究報道的C官能團有序梯度不同,本研究識別了無序的微米大小的有機相。利用低溫電子顯微鏡和電子能量損失光譜(EELS),我們比較了有機-有機界面和有機-礦物界面的差別。在有機界面上檢測到個位納米尺度的C形成層,顯示烷基C和氮(N)富集(分別為4和7%)。在有機-礦物界面,N和氧化C的富集率分別為88%(72 ~92%)和33%(16 ~53%),顯示出與有機-有機界面不同的穩(wěn)定過程。然而,兩種界面類型的N富集表明,富N殘基促進更高的SOC吸存。研究背景:土壤有機碳(SOC)在全球碳循環(huán)中是一個關(guān)鍵的儲層,這強調(diào)了理解土壤有機質(zhì)(SOM)持久性的過程的重要性,從全球(如氣候)到非常精細的尺度(如有機礦物表面相互作用)。提高對土壤有機質(zhì)持久性驅(qū)動因素認識,包括土壤有機質(zhì)保護機制,有助于更好地預(yù)測全球環(huán)境變化下土壤碳庫的變化。SOM和礦物相的相互作用導(dǎo)致較低的微生物可達性和可分解性,這被認為是SOM穩(wěn)定的主要過程。在土壤微團聚體和孔隙結(jié)構(gòu)尺度上,土壤有機質(zhì)、土壤物理結(jié)構(gòu)和微生物分布的空間和化學(xué)異質(zhì)性得到了較好的研究(圖1a)。與微團聚尺度的異質(zhì)性相比,微米級有機礦物組合的SOM成像和光譜顯示SOM具有不同的組分構(gòu)成,相對均勻、有序的層,且在更小的微米空間尺度上,OM組成與礦物表面的距離有明顯的關(guān)系(圖1b)。以前使用的成像和光譜技術(shù)的分辨率(30~50 nm)可能過于粗糙,無法分辨或描述嵌入有機礦物組合中的OM組分之間的界面(圖1b)。在相關(guān)納米尺度上,自然土壤樣品有機-有機和有機-礦物界面化學(xué)組成還沒有被直接可視化或描述。SOM與半結(jié)晶活性鐵(Fe)和鋁(Al)礦物表面之間的關(guān)聯(lián)被認為有助于在廣泛變化的土壤類型中長期保持和積累SOM。鐵鋁礦物有機復(fù)合體的形成與活性鐵鋁與氧化官能團和含氮生物分子的優(yōu)先反應(yīng)有關(guān)。然而,考慮到OM分布的亞微米空間尺度及其化...
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