STE 高寒森林根际非根际土壤碳固存对氮沉降的差异化响应

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科研进展

森林土壤作为陆地生态系统最大的碳库,在高效发挥自然生态系统碳汇能力,减缓全球气候变化,实现双碳目标中扮演着不可替代的作用。其中,根际作为森林通过根系活动高效发挥土壤碳汇功能的关键环节和核心界面,为深入理解多变环境下土壤碳汇效应与固碳机制提供了独特的研究视角。此外,由于全球范围内N沉降不断加剧,伴随的土壤N有效性变化会显著改变植物地上-地下光合产物碳分配以及根系的生理代谢活性,这些变化势必对根系活动介导的土壤碳过程产生深刻影响,也进一步加剧了根系活动在调控土壤碳动态与碳汇功能变化认知的复杂性和不确定性。但目前有关根际土壤碳封存是否以及如何响应大气N 沉降尚不清楚,很大程度上限制了对全球变化背景下森林根系活动介导的土壤碳循环过程的深入认识。

 基于此,中科院成都生物研究所森林生态过程与调控项目组尹华军研究团队,以西南亚高山典型的人工云杉林(Picea asperata)为试验对象,区分和量化了根际/非根际土壤固碳能力对N沉降的响应差异,并通过分析土壤微生物活性和土壤碳的矿物保护作用,探究了N沉降下根际/非根际土壤碳汇效应差异的潜在调控机制。此外还通过测定微生物残体生物标志物-氨基糖,量化和比较了微生物残体C对N添加下根际/非根际SOC累积的贡献大小。研究结果表明:I)N添加同时促进了根际和非根际SOC的积累,但根际土壤的固碳能力显著高于非根际土壤,这主要是由于氮添加增强了根际SOC的矿物保护作用,同时降低了微生物对SOC的降解;II)N添加下,根际土壤增加的微生物残体C对SOC积累的贡献显著高于非根际土壤。上述结果表明,根际过程在调节土壤C动态对N沉降的响应中发挥重要作用,并从根际视角为微生物源C在SOC积累中的关键作用提供了直接的试验证据。

图1 氮沉降下根际/非根际土壤碳汇效应差异及其潜在微生物和非生物调节机制

上述研究结果于2023年3月9日以“Nitrogen deposition induces a greater soil C sequestration in the rhizosphere than bulk soil in an alpine forest”为题,在线发表于国际期刊《Science of the Total Environment》上。论文第一作者为成都生物研究所特别研究助理汪其同,通讯作者为尹华军研究员和西藏农牧学院张新军副教授。本研究得到了中科院“西部之光”交叉团队项目、国家自然科学基金项目和西藏自治区科技计划项目的联合资助。

原文链接 ↓

https://doi.org/10.1016/j.biocon.2023.110044

(环境生态网)

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作者: kaili

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