沈阳生态所揭示氮沉降对土壤微生物多样性的影响

  氮沉降是目前全球变化的重要影响因素之一,有研究预测在未来的几十年内陆地表面的活性氮沉降量还会不断的增加。通过野外和室内模拟氮沉降的手段,科学家对氮沉降增加后陆地生态系统的养分循环、植物生产力、植物多样性、以及微生物生物量的变化有了一定认识。近些年随着微生物测序技术和仪器的不断发展,使得测定土壤微生物的多样性变得更加高效、经济,为在全球范围内研究氮沉降对微生物多样性的影响提供可能性。 

  已有研究发现氮沉降对植物的生产力的影响与植物多样性的变化有显著关系,那么氮沉降对微生物生物量的影响是否与微生物多样性的改变有关系呢?基于此,中国科学院沈阳应用生态研究所生物地球化学组王超博士及其合作者,通过整理全球198个施氮模拟实验样点的土壤微生物多样性数据,包括171Shannon指数和102Chao1指数,分析氮添加后细菌和真菌多样性的变化及与微生物生物量变化的关系,结果发现:1)氮增加显著降低了细菌和真菌的ShannonChao1指数;2)氮增加显著降低了酸杆菌门(Acidobacteria)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)微生物的相对多样性;3)氮增加情况下,土壤微生物生物量的降低与多样性的降低呈现显著正相关性;4)氮增加情况下,土壤养分变化而非pH值的变化是影响微生物多样性变化的主要因素。本研究揭示了氮沉降增加使得微生物生物量降低的根本原因,为全面理解氮沉降对陆地植物-土壤-微生物间养分循环及生态系统功能提供有力的理论支持。 

    上述研究成果以“Decreasing soil microbial diversity is associated with decreasing microbial biomass under nitrogen addition”发表在土壤学期刊Soil Biology and Biochemistry上。王超博士和刘冬伟博士为共同第一作者,白娥研究员为通讯作者。研究得到了国家重点研发计划 、国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究项目和中国科学院青年创新促进会的支持。(王超)

  论文链接

 

1. 氮增加对土壤细菌和真菌Shannon指数和Chao1指数的影响

 

2. 氮增加对土壤细菌和真菌门水平物种相对多样性的影响

 

3. 氮增加对土壤微生物多样性的改变与微生物生物量改变的关系

 

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中国科学院沈阳应用生态研究所

中国科学院沈阳应用生态研究所研究内容主要围绕中国国家农业、林业可持续发展、生态与环境建设中急需解决的重大问题和应用生态学的发展需要,在森林生态与林业生态工程、土壤生态与农业生态工程、污染生态与环境生态工程领域开展基础性、战略性和前瞻性研究,丰富和发展森林生态学、农田生态学和污染生态学的基础理论,为中国主要退化生态系统恢复与重建,改善生态与环境,保障食物安全提供科学依据与关键技术。

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