土壤微生物呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分,溫度是影響微生物呼吸的主要因素。以往研究發(fā)現(xiàn),土壤微生物呼吸會隨著溫度升高呈現(xiàn)先增加而后降至原水平的變化趨勢,其中微生物補償性熱適應和土壤底物限制是解釋該現(xiàn)象的主要機制。但是,如何量化微生物熱適應、底物可利用性以及二者之間的交互作用對微生物呼吸的影響還存在研究空白,這制約了我們對全球升溫后土壤碳排放估算的準確性。
沈陽應用生態(tài)研究所生物地球化學組,以中國東部南北分布的11個森林土壤為研究對象,設置底物添加(僅熱適應)和不添加底物(熱適應+底物限制)兩種處理,并在12°C、20°C、28 °C下測定微生物呼吸速率,利用數(shù)值模型解析底物和微生物熱適應性對呼吸速率的影響(圖1),研究結(jié)果表明:年平均氣溫較高的地區(qū),微生物補償性熱適應對微生物呼吸的負效應更強(圖2);微生物熱適應對微生物呼吸的影響隨著底物可利用性升高而增強(圖3);利用兩個全球尺度的數(shù)據(jù)庫結(jié)合本研究建立的模型發(fā)現(xiàn),土壤底物與熱適應性對微生物呼吸的影響具有全球普遍性。上述成果為在土壤碳循環(huán)模型中考慮微生物熱適應效應提供了研究思路。
研究成果以“Stronger compensatory thermal adaptation of soil microbial respiration with higher substrate availability”為題,發(fā)表在國際微生物學會會刊《The ISME Journal》(IF=11)期刊上。沈陽生態(tài)所曲聆瑞特別研究助理為第一作者,王超研究員為通訊作者,東北師范大學白娥教授、瑞典斯德哥爾摩大學Stefano Manzoni副教授、西班牙阿利坎特大學Marina Dacal博士和Fernando T. Maestre教授為共同作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金面上基金、中科院青促會優(yōu)秀會員項目等的資助。
論文鏈接: https://doi.org/10.1093/ismejo/wrae025

圖1 底物有效應對微生物熱適應性影響的概念圖

圖2 微生物呼吸對溫度變化的響應趨勢

圖3 微生物熱適應和底物有效性對微生物呼吸的影響
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