来源:Soil Ecology Letters 发布时间:2024/5/21 17:06:08
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SEL Research  森林土壤微生物残体碳:空间格局和驱动因素的全球整合分析

论文标题:Soil microbial necromass carbon in forests: A global synthesis of patterns and controlling factors

期刊:Soil Ecology Letters

作者:Shan Xu , Xiaoyu Song, Hui Zeng , Junjian Wang

发表时间:22 Mar 2024

DOI:10.1007/s42832-024-0237-3

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本研究综合分析了全球93个森林站点的1704个数据值,探讨森林土壤表层0~20 cm土壤的微生物残体碳(MNC)、微生物残体碳比土壤有机碳之比(MNC/SOC),以及真菌残体碳比细菌残体碳之比(FNC/BNC)的空间格局以及驱动因素。结果表明,相比热带、亚热带和地中海森林而言,北方和温带森林具有更高的MNC和FNC/BNC。然而,北方和地中海森林具有较低的MNC/SOC。相比阔叶和针叶森林,混合森林具有更高的MNC和更低的FNC/BNC。并且,阔叶森林的MNC/SOC高于针叶森林。此外,研究发现,MNC对于森林类型的依赖在不同森林区系中是不同的。回归分析表明,土壤氮含量是影响森林MNC和MNC/SOC的最重要的因素之一。然而年平均温度(MAT)、土壤pH和土壤粘粒含量均为影响FNC/BNC的重要因素。这篇综合分析对于气候变化下如何管理森林土壤MNC具有重要指导意义。

森林土壤在碳储存和气候变化方面扮演了关键的角色,占据了全球土壤碳库的16%~26%,并支撑和维持着森林生产力。然而,森林土壤有机碳的形成和稳定的潜在机制依旧存在很多的不确定性,不利于地球未来气候变化效应的精确评估。土壤微生物残体碳是土壤有机碳的重要成分之一,占据了土壤碳库超过一半的比例。土壤微生物残体碳的累积是由于微生物细胞壁物质(比如,脂质,脂肪酸、蛋白质等)通过化学或物理保护和土壤矿物质相结合,从而使之存储于土壤中几十年乃至上千年。因此,微生物残体碳的变化会对SOC的组成和稳定性产生重要的影响。由此,评估森林土壤MNC以及其对SOC的贡献,和探讨其驱动因素是迫切和重要的。

本研究综合分析了全球66篇文章,93个森林站点,1704个数据值(MNC:562;MNC/SOC:580;FNC/BNC:562)的数据,探讨森林土壤表层0~20 cm土壤的微生物残体碳(MNC)、微生物残体碳比土壤有机碳之比(MNC/SOC),以及真菌残体碳比细菌残体碳之比(FNC/BNC)的空间格局以及驱动因素。结果表明,相比热带亚热带和地中海森林而言,北方和温带森林具有更高的MNC和FNC/BNC。然而,北方和地中海森林具有较低的MNC/SOC。相比阔叶和针叶森林而言,混合森林具有更高的MNC和更低的FNC/BNC,且阔叶森林的MNC/SOC高于针叶森林。MNC对于森林类型的依赖在不同森林区系中是不一样的。回归分析表明,土壤氮含量是影响森林MNC和MNC/SOC的最重要的因素之一。然而年平均温度(MAT),土壤pH,和土壤粘粒含量均为影响FNC/BNC的重要因素。这篇综合分析对于气候变化下如何管理森林土壤MNC具有重要指导意义。

由于不同研究的取样时间,分析方法,以及不同的单个研究中MNC和AS转化系数的差异的影响,本综述中展示的结果依旧存在潜在的不确定性。未来的研究应该致力于标准的测定和计算MNC的方法,进一步弥补当前研究的不足。这对于未来森林生态系统土壤微生物残体碳的模拟和管理具有重要意义。

作者及团队介绍

徐姗(第一作者),南方科技大学环境科学与工程学院研究助理(兼职)。博士毕业于中国科学院植物研究所,并在香港中文大学从事近一年博士后研究工作。主要研究方向为陆地生态系统土壤有机碳累积机制,全球变化以及生物多样性与生态系统功能关系的研究。目前已在National Science Review,Science of the Total Environment,Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences, Ecosystems, Biogeosciences, Plant and Soil以及Soil Ecology Letters等期刊发表论文22篇,其中第一作者或通讯作者SCI论文11篇(含接收)。曾为生态和土壤领域十余个期刊审稿。

曾辉(通讯作者),北京大学城市与环境学院及北京大学深圳研究生院教授,于1989获北京大学环境科学中心环境地学专业理学硕士学位后留校任教,1999年获北京大学城市与环境学系自然地理专业理学博士学位。曾先后任北京大学城市与环境学系景观生态教研室主任、北京大学深圳研究生院副院长、中国生态学会景观生态专业委员会主任委员等二十余项单位和社会兼职。主要从事景观生态学及宏观资源环境科学、景观与区域生态风险评估、城市与区域生态保护、修复规划及生态修复技术等领域教学及科研工作。先后主持和参与包括科技部973项目专题、重大基础专项课题、国家自然科学基金重点项目、创新研究群体、面上项目、部委及地方科研项目110项。在国内外核心期刊发表学术论文340余篇,其中SCI、SSCI收录论文140余篇;合作出版学术专著(含教材)5部;申报国家发明专利9项(授权5项);完成各类研究、咨询报告90余部;获得省部级科研奖励16次,其他各类科研和工作奖励13次。

王俊坚(通讯作者),南方科技大学环境科学与工程学院副教授、研究员、助理院长,广东省土壤学会理事。主要从事有机碳分子生物地球化学研究,重点关注植物-土壤-水体连续体中天然有机质分子的碳过程与环境质量效应。先后主持和参与包括国家自然科学基金重大项目、优秀青年科学基金、创新研究群体、广东省杰出青年项目等项目10余项。在国内外核心期刊发表学术论文110余篇。获中国环境科学学会青年科学家奖(金奖)、中国土壤学会优秀青年学者奖、广东省土壤学会优秀青年科学家奖等奖项。现任Journal of Environmental Quality副主编和6个期刊编委与青年编委,曾担任过我国国家自然科学基金、美国自然科学基金、法国国家研究局等机构项目评审人。

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SEL虚拟专辑文章合集

土壤生物地球化学循环

12. 丰富物种携带的独特基因促进青藏高原生长季节CH4的排放速率

11. 土壤细菌群落的地理分布特征(中国)及其与土地类型和土壤有机碳含量的关联

10. 施氮和生物炭添加对土壤无机碳源CO2排放的影响

9. 侵蚀对中国东北黑土土壤微生物碳利用效率的影响

8. 生物炭和生物风化矿粉通过碱化土壤增强无机碳固存

7. 土壤微生物碳利用效率对气候变暖的响应

6. 长期增温对青藏高原土壤生态酶活性及初始微生物养分限制无影响

5. 氮添加对白羊草地群落中不同功能物种植物-土壤-微生物化学计量特征的影响

4. 土壤磷决定了退耕还林过程丰富和稀有细菌群落的独特构建策略

3. 不同施肥对稻田土壤氧氨氧化活性、丰度及群落组成的影响

2. 土壤总氮矿化的根际效应:整合分析

1. 水稻生育期二氧化碳升高和氮肥施用对收获后土壤团聚体中根际沉积碳去向的影响

土壤微生物生态学

16. 重新审视土壤真菌生物标志物和转换因子:磷脂脂肪酸、麦角固醇和 rDNA 拷贝数的种间差异

15. 施用猪粪的潮土比黑土和红土呈现出更高的抗生素耐药菌风险

14. 利用人工合成群落降低除草剂的使用

13. 高氮肥投入提高了稻田土壤微生物网络的复杂性

12. 不同芽孢杆菌菌株生长速率及抗氧化系统对酸胁迫的差异响应

11. 有机碳源多样性通过生态位调节激活土壤微生物群落功能

10. 相比化肥或有机肥单施,有机-无机配施建立了更稳定的土壤和根际微生物网络

9. 重新认识菌根:菌根真的如普遍认为的那样重要吗?

8. 土壤pH驱动紫金山小海拔尺度下土壤细菌群落的分异

7. 一平方米的土壤中生活着多少种细菌和古菌?

6. 土壤颗粒和水分相关因子驱动了锡林河流域河床-河漫滩-阶地连续体细菌群落的分异

5. 长期秸秆还田影响土壤细菌群落与硅形态相互转化的关系及提高水稻产量

4. 间作系统中丛枝菌根真菌的作用与变化

3. 细菌和真核生物群落的相互作用可能对对虾养殖池塘土壤生态系统的贡献

2. 不同农艺措施对根际和根区土壤细菌群落的影响

1. 植物通过根系分泌物招募假单孢菌协助抵抗地上部病原菌侵染

土壤污染与修复

13. 水稻根际微生物群落对镉污染土壤原位修复的响应差异

12. 脱硫石膏和三叶草种植对滨海盐渍枣园土壤及冬枣品质的影响研究

11. 长期覆盖农田土壤中塑料残膜的分布特征

10. 微塑料对水稻根际碳氮磷水解酶活性及其空间分布的影响

9. 黄土高原土壤微生物介导的酶促进了采后复垦人工林的次生演替

8. 结合宏基因组学评估消毒剂使用对土壤微生态的潜在风险

7. 新型生物炭物理结构和化学组成变化对水溶液中铜的吸附影响和机理研究

6. 重金属污染增加土壤微生物碳限制:来自生态酶化学计量学的证据

5. 两种水稻根系Cd胁迫响应的表型和代谢组学分析

4. 改性粉煤灰对Cd和Pb污染土壤的修复

3. 有机磷系阻燃剂在土壤-植物体系中的环境行为和生态效应

2. 性激素在水-土或沉积物体系中的吸附-解吸

1. 重金属污染土壤热固化修复再利用生态风险和人体健康风险评价方法体系构建

土壤动物及其生态功能

10. 免耕增加土壤微节肢动物丰度——基于全球尺度数据

9. 新引物可显著提高在土壤线虫群落宏条形码鉴定效果

8. 氮磷添加对大豆农田土壤线虫的影响

7. 低密度聚乙烯微塑料(LDPE)部分缓解重金属镉暴露对蚯蚓的生态毒理效应

6. 数据库和引物的选择对长白山不同植被土壤线虫群落组成的影响

5. 在微田间实验中施肥和杂草物种丰富度对土壤线虫群落影响

4. 植物资源输入对土壤线虫能量通量的影响受气候和植物资源类型的影响

3. 黑土农田区域和局域尺度蜘蛛、甲虫和蚂蚁的beta多样性分析

2. 纳米银在土壤动物食物链中积累和转移的潜在风险及对N元素传递的影响

1. 蚯蚓在长期免耕土壤中促进了根系来源碳向土壤大团聚体的累积

期刊简介

Soil Ecology Letters(SEL) 由高等教育出版社与中国科学院城市环境研究所共同主办,SpringerNature海外发行。报道领域包括:土壤生物多样性、土壤互营和食物网、土壤微生物组、土壤—植物相互作用、土壤生物地球化学循环、土壤生物修复和恢复、土壤多功能性、土壤生物对环境变化的响应和适应、土壤生态过程的突破性技术、新理论和模型。栏目包括但不限于:letter to editor, perspective, review, rapid report, research article, commentary, SEL digest。

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