沈阳生态所在土壤碳氮矿化的根际激发机制研究上获新进展

  森林生态系统占有全球陆地生物圈45%的碳,其中大约有383Pg以有机碳的形式储存于森林土壤有机质中。因此,森林土壤有机质矿化在减缓全球CO2浓度升高方面起着重要作用。越来越多的研究表明根际激发效应显著影响土壤有机质分解和养分(尤其是)循环。根际激发效应最高可使土壤有机质分解速率加快近4倍,足以与温度、水分相媲美。可见,根际激发效应对陆地生态系统土壤碳源-库关系转化,生物圈碳氮生物地球化学循环至关重要。然而有关树种的根际效应对土壤有机质分解和植物N可利用性的影响研究十分缺乏。已有的研究表明,植物种间竞争降低碳的激发效应,并推测种间养分元素(尤其是氮)的互补性吸收与利用是造成这种现象的可能机制。然而树种种内竞争对根际激发效应的影响程度如何,是否存在种间差异等问题还不清楚。 

  中国科学院沈阳应用生态研究所地下生态过程研究团队,以我国人工林种植面积较大,菌根类型、生长速率、细根属性等均有显著差异的杉木(Cunninghamialanceolata),日本落叶松(Larixkaempferi)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)为研究对象,采用13C15N示踪技术,同时监测了土壤有机碳、氮矿化作用。结果表明,树种能引起强烈的正激发效应,最大可使土壤碳分解速率加快1.5倍,土壤氮的矿化速率加快4倍,并表现出明显的种间差异。随着碳的激发效应增加,总氮矿化和植物净氮吸收增加,但是净氮矿化降低。种植密度的提高显著降低了土壤碳,氮的激发效应和植物氮吸收,而且这种影响具有树种特异性。这表明微生物氮矿化是引起树种正的激发效应的主要原因,而树种与微生物间氮竞争的加剧是造成激发效应降低的机制之一。总之,树种种间差异在调节根际激发效应的幅度以及种内竞争的抑制作用方面起着非常重要的作用。该研究为人工林种植密度的合理规划,减排增汇政策的制定提供了理论依据 

  以上研究成果以Rhizosphere priming effects on soil carbon and nitrogen dynamics among tree species with and without intraspecific competition为题于201837日在线发表在New Phytologist期刊。阴黎明博士为第一作者;王朋研究员和北京大学朱彪研究员为共同通讯作者。相关工作得到了中国科学院先导专项(B)、国际访问科学家项目和国家自然科学基金委的资助。

   论文链接

 

 树种根际激发效应的作用机制及种内竞争的影响 

 

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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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