微生物在土壤物質(zhì)循環(huán)過程中扮演著雙重角色,一方面微生物作為分解者分解土壤有機(jī)質(zhì),釋放溫室氣體;另一方面微生物死亡后的殘留物也是形成土壤的重要前體物質(zhì)。相對(duì)前者,對(duì)于微生物死亡殘留物的研究十分有限,微生物死亡殘留物在土壤中的分解速率有多快?殘留物是以何種形態(tài)保存在土壤中的?這些問題尚有待回答。
基于此,中國科學(xué)院沈陽生態(tài)所生物地球化學(xué)組以長白山闊葉紅松林樣地為依托,利用微生物純培養(yǎng)法從土壤中篩選出細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)株,利用含有高豐度氮同位素的培養(yǎng)基對(duì)微生物進(jìn)行培養(yǎng)并獲得微生物殘留物,之后在野外進(jìn)行為期800天的微生物殘留物原位分解實(shí)驗(yàn)。
研究發(fā)現(xiàn),微生物殘留物氮素分解整體呈現(xiàn)指數(shù)下降趨勢(shì),兩庫模型能夠很好的模擬這種變化;微生物殘留物氮素分解速率在細(xì)菌、真菌和放線菌間沒有顯著差異;分解800天之后,約有33%-40%的微生物殘留物氮素以非有機(jī)態(tài)氮的形式存留在土壤中;與植物凋落物氮素分解過程相比,微生物殘留物氮素的分解速度更快;被分解的殘?bào)w氮素主要被植物吸收離開土壤系統(tǒng)。這項(xiàng)研究揭示了微生物死亡后其殘留物在土壤中的分解過程,為進(jìn)一步研究微生物在土壤有機(jī)質(zhì)形成過程中的角色提供了新的思路。
研究成果以“Stabilization of microbial residues in soil organic matter after two years of decomposition”為題發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry期刊上。王超副研究員為第一作者,白娥研究員為通訊作者,合作人員還包括方運(yùn)霆研究員、梁超研究員和吳南平博士等。該研究得到中科院前沿項(xiàng)目、國家自然基金委重點(diǎn)項(xiàng)目和中科院青年促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目、國家自然基金委優(yōu)秀青年項(xiàng)目的支持。

圖1. 土壤微生物篩選、鑒別和同位素標(biāo)記過程

圖2. 土壤微生物殘留物野外原位分解和樣品采集過程

圖3. 微生物殘留物氮在土壤中分解隨時(shí)間變化曲線

圖4. 微生物殘留物氮在土壤中分解后的主要去向




