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青海省寒区恢复生态学重点实验室合作研究发现微生物温度适应降低了气候变暖情形下高寒草甸土壤碳损失

        气候变暖情形下土壤碳库的响应过程及其机制对于预测气候变化和土壤碳库的反馈关系具有重要意义。青海省寒区恢复生态学重点实验室汪诗平客座研究员与张振华、罗彩云副研究员,周华坤研究员,联合中科院青藏所、中国科学院大学等多家单位的生态学家,通过实验室的模拟实验研究了温度增加后高寒草甸土壤有机质分解及微生物群落特征的响应规律,采集了青藏高原三种典型高寒草地土壤,借助交叉培养实验研究了土壤易分解有机质降低和微生物群落的温度适应对土壤呼吸的影响,研究结果将有助于更好地理解气候变暖情形下土壤碳循环过程,提高气候变化模型的预测精度。

        研究发现青藏高原高寒草地土壤呼吸在增温的初期显著增加,但是随着增温时间的延长,土壤呼吸增加的程度又逐渐降低。这种降低是由于土壤中易分解有机质含量的降低和微生物的温度适应共同导致的,这两者对土壤呼吸降低的贡献随土壤类型的不同而异。在有机质含量较低的高寒荒漠草甸土壤中,易分解有机质含量的降低是土壤呼吸降低的主要原因。而在有机质含量相对较高的高寒草甸和高寒草原土壤中,易分解有机质含量的降低和微生物的温度适应共同导致了土壤呼吸的降低。长期增温后土壤微生物对增加的温度产生适应而降低了其有机质分解活性。所以,未来气候变暖情形下由于微生物的温度适应,青藏高原高寒草地土壤碳库的损失将会显著低于预期水平,尤其是在高寒草甸和高寒草原等有机质含量相对较高的高寒草地中。

        该研究结果于2019年8月以“Microbial community responses reduce soil carbon loss in Tibetan alpine grasslands under short‐term warming”为题在线发表在SCI一区期刊《Global Change Biology》上。

        论文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.14734

图1 高寒荒漠 (DS)、高寒草原 (AS) 和高寒草甸土壤培养过程中土壤呼吸 (Rh)、土壤易分解有机质 (LC)、微生物生物量 (MB) 和微生物代谢活性 (AWCD) 的相对变化。

图2 不同培养条件下 (30%和60%WHC,5、15和25 °C) 易分解有机质含量降低对土壤呼吸降低的贡献 (a) 和微生物温度适应对土壤呼吸的贡献 (b)。