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华南植物园鲁显楷研究员团队在《全球变化生物学》发表最新研究,通过长达20年的野外氮添加试验,发现长期高氮沉降不但未减少热带森林植物地下碳分配,反而驱动植物上调根系分泌物来活化土壤磷,为破解热带森林碳汇维持之谜提供关键机制。 近半个世纪多以来,全球氮沉降持续加剧扰乱了生态系统的氮磷平衡,尤其是在有效磷相对匮乏的热带亚热带地区。基于温带氮限制生态系统的大量经验研究,形成了经典认知:施氮会缓解植物对氮的竞争,从而减少光合产物向地下的分配,尤其降低根系分泌物的释放。然而,这一范式能否直接套用于“富氮”但磷匮乏的热带亚热带森林,长期缺乏实验证据,这成为预测高氮沉降背景下森林碳-磷反馈与生态系统稳定性的关键认知瓶颈。为了破解这一瓶颈,研究团队于2002年在广东鼎湖山国家级自然保护区原始林(季风常绿阔叶林)建立了长期连续氮添加实验样地(4种梯度:0,50,100和150 kg N ha⁻¹ year⁻¹),系统探讨了热带森林植物如何通过调节根系分泌物及其介导的土壤磷动态来适应长期高氮沉降。研究发现,面对长期氮沉降引发的土壤有效氮磷失衡,热带森林植物并未“吝啬”其碳资源,反而进化出了一种积极的适应机制:一是通过提高根系分泌物碳输入速率,激发微生物磷酸酶活性,加速有机磷矿化;二是增强有机酸释放,促进矿物结合态磷的溶解。其中,有机酸途径起主导作用,其驱动的磷释放约为磷酸酶...
发布时间: 2026 - 05 - 21
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发布时间: 2026 - 05 - 21
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华南植物园鲁显楷研究员团队在《全球变化生物学》发表最新研究,通过长达20年的野外氮添加试验,发现长期高氮沉降不但未减少热带森林植物地下碳分配,反而驱动植物上调根系分泌物来活化土壤磷,为破解热带森林碳汇维持之谜提供关键机制。 近半个世纪多以来,全球氮沉降持续加剧扰乱了生态系统的氮磷平衡,尤其是在有效磷相对匮乏的热带亚热带地区。基于温带氮限制生态系统的大量经验研究,形成了经典认知:施氮会缓解植物对氮的竞争,从而减少光合产物向地下的分配,尤其降低根系分泌物的释放。然而,这一范式能否直接套用于“富氮”但磷匮乏的热带亚热带森林,长期缺乏实验证据,这成为预测高氮沉降背景下森林碳-磷反馈与生态系统稳定性的关键认知瓶颈。为了破解这一瓶颈,研究团队于2002年在广东鼎湖山国家级自然保护区原始林(季风常绿阔叶林)建立了长期连续氮添加实验样地(4种梯度:0,50,100和150 kg N ha⁻¹ year⁻¹),系统探讨了热带森林植物如何通过调节根系分泌物及其介导的土壤磷动态来适应长期高氮沉降。研究发现,面对长期氮沉降引发的土壤有效氮磷失衡,热带森林植物并未“吝啬”其碳资源,反而进化出了一种积极的适应机制:一是通过提高根系分泌物碳输入速率,激发微生物磷酸酶活性,加速有机磷矿化;二是增强有机酸释放,促进矿物结合态磷的溶解。其中,有机酸途径起主导作用,其驱动的磷释放约为磷酸酶途径的2倍。这些结果表明,持续高氮沉降下,热带森林植物可通过“支付”更多的光合碳产物,换取维持生长所必需的磷,建立起了“根系分泌物-土壤磷活化”的正反馈循环。该研究首次证实热带植物能通过上调根系分泌物释放来适应长期高氮沉降,修正了“氮沉降导致地下碳分配减少”的传统观点。这一发现不仅解释了热带“富氮”森林如何维持高生产力与稳定性,还表明生态系统在面对长期环境压力时可能拥有更复杂的主动适应策略,这对预测未来气候变化背景下热带森林碳汇功能的演变至关重要。相关研究成果以“Enhanced root exudation as an adaptation mechanism to facilitate phosphorus mobilization in a subtropical primary forest under chronic nitrogen deposition”为题,发表在全球变化研究领域权威期刊Global Change Biology(《全球变化生物学》)上。中国科学院华南植物园朱晓敏副研究员为论文的第一作者,鲁显楷研究员为论文通讯作者。中国科学院华南植物园莫江明研究员、陈伟...
作者: 柳雄辉
发布时间: 2026 - 05 - 20
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文献信息:原名:Mycorrhizal Type Defines Priming Effects in Organic and Mineral Forest Soils译名:菌根类型调控森林土壤有机层与矿质层的激发效应期刊:Global Change BiologyIF:12.0发表日期:2026年3月第一作者:柳雄辉 中南林业科技大学通讯作者:陈亮教授 中南林业科技大学 背景:森林土壤有机碳是陆地碳库的核心,其周转受微生物激发效应(新鲜碳输入改变原有SOC分解速率)的影响。丛枝菌根(AM)与外生菌根(ECM)树种会形成不同的土壤环境,显著影响碳库分布与稳定性。现有研究已证实菌根类型驱动土壤碳循环差异,但菌根类型如何在不同土壤深度上调控激发效应,目前尚不清楚。 研究目的:明确菌根类型(AM/ECM)如何调控森林土壤激发效应,以及这种调控是否存在土层深度依赖性。当前研究大多仅关注表层土壤,仍不清楚在有机层与矿质层中,菌根如何通过碳库稳定性、氮素有效性、微生物功能基因等途径差异调控激发效应,缺乏菌根类型与土层深度交互作用下土壤激发效应的机制解析。 实验设计:1、采样地点:中国湖南省长沙县大山冲森林公园(28°23′N,113°19′E)。该森林公园是中国东南部典型的亚热带天然林,年均降水量1416 mm,年均气温17.3℃,优势树种林龄约65 年,土壤类型为红色壤土。2、样地设置:根据菌根类型梯度设置27 个样地( 10 m×10 m ),分为三组:外生菌根(ECM)样地、丛枝菌根(AM)样地、混合样地。其中ECM 树种包括:青冈、石栎、马尾松、白栎等;AM 树种包括:日本杜英、香樟、南酸枣、杉木等。3、土壤采样:在每个样地分别采集0-10 cm有机表土和10-30 cm矿质下层土。每个样地设置 5 个采样点:中心 1 个、四角等距各 1 个,随后按深度混合为一个混合样品。总计获得54 个样品(27 个样地 × 2 个土层)。4、室内培养实验:采用¹³C 同位素标记葡萄糖添加培养,精准区分外源碳与土壤原有有机碳的分解,量化激发效应。5、检测指标:CO2浓度、13C同位素、含水率、pH、有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳、可溶性总氮、全磷、速效磷、颗粒有机碳、矿物结合态有机碳、微生物量碳、微生物量氮、酶活((β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-D-纤维二糖水解酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、酚氧化酶)、微生物碳利用效率、宏基因组、碳降解功能基因。 结果:(1)在有机...
作者: 阮宏华
发布时间: 2026 - 04 - 16
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文献信息原名:Continental-scale drivers of soil microbial extracellular polymeric substances译名:大陆尺度下土壤微生物胞外聚合物的驱动因素研究期刊:Nature CommunicationsIF:15.7发表日期:2026.03通讯作者:阮宏华教授作者单位:南京林业大学背景土壤微生物胞外聚合物(EPS)是由微生物分泌的多糖、蛋白质等生物聚合物组成的复杂混合物,在形成土壤团聚体、构建微生物生境以及推动碳循环等方面发挥着重要作用。EPS作为微生物残体的重要组成之一,可能通过促进团聚体形成和矿物-有机物质结合,有助于土壤有机碳的稳定。然而,目前关于EPS在大陆尺度下的分布规律,以及其如何受气候、地质条件和土地利用方式的影响,仍缺乏清晰认识。以往研究多局限于实验室或小范围样点,尚未在大尺度上开展系统性评估。科学问题(1)分布格局:在欧洲气候梯度下,土壤EPS含量的分布规律是什么?土地利用和母岩类型如何影响其分布?(2)碳贡献:EPS碳在土壤有机碳库中占有多大比例?其贡献率受哪些因素调控?(3)生理权衡:微生物分配给EPS的碳比例如何沿环境梯度变化?环境压力(如水分亏缺)如何调整微生物的碳分配策略?研究方法研究团队沿横跨欧洲大陆约5500公里的样带(从地中海延伸至亚北极)设置了92个采样点,采集矿质表层土壤(0–15 cm),覆盖碳酸盐岩、硅酸盐岩和沉积岩三种主要母岩类型,以及林地、草地和农田三种土地利用方式。采用阳离子交换树脂法提取土壤胞外聚合物(EPS),并分别以蒽酮法和改良Lowry法测定EPS多糖与蛋白质含量,结合元素分析估算其碳含量(EPS多糖含碳39.1%,EPS蛋白质含碳50.7%)。同时,通过18O标记法测定微生物生长速率与碳利用效率,利用氨基糖分析评估微生物坏死体碳含量,系统测定了气候(如年均降水、干旱指数)、植物(细根生物量)、土壤(质地、pH、交换性钙离子)及微生物(微生物生物量碳、碳利用效率、生长速率)等40余项参数,并综合运用方差分析、随机森林与结构方程模型等方法,解析EPS及其组分的环境驱动机制。结果一、大陆尺度上不同基岩类型与土地利用类型对EPS浓度动态变化的影响因素图1 欧洲样带土壤微生物胞外聚合物(EPS)多糖与蛋白含量分析,并与以往研究数据对比。图2土壤胞外聚合物(EPS)及其与环境、微生物因子的相关性。A 不同母岩类型土壤中EPS含量箱线图。B 不同土地利用类型土壤中EPS含量的箱线图。图中显示了各组之间的显著差异。C 热图显示了总EPS、EPS多糖和EPS...
作者: Longlong An, Shuqin He, Xin Song, Zicheng Zheng, T
发布时间: 2026 - 04 - 14
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文献信息期刊:Water Research(1区,12.4)作者:Longlong An, Shuqin He, Xin Song, Zicheng Zheng, Tingxuan Li, Le Ha单位:1. 四川农业大学资源学院;2. 四川农业大学林学院;3. 成都栢晖生物科技有限公司;4. 中国农业大学土地科学与技术学院,农业农村部华北耕地保育重点实验室01图文摘要02成果简介近日,四川农业大学资源学院何淑勤、郑子成教授团队在Water Research上发表了题为“Long-term fertilization regimes mitigate dissolved organic matter leaching and alter its chemodiversity in agricultural soil leachate”的研究论文(DOI: 10.1016/j.watres.2026.125762)。该研究基于长达10年的田间定位试验,结合土柱淋溶实验、光谱分析(EEM-PARAFAC)和超高分辨质谱(FT-ICR MS)技术,系统揭示了长期有机肥与秸秆配施(CFOS)对紫色土坡耕地土壤溶解性有机质(DOM)淋溶行为及化学多样性的调控机制。该研究为通过合理施肥实现“增碳减排”的农业可持续发展提供了坚实的理论依据性。03引言土壤溶解性有机质(DOM)是陆地碳库中最活跃的组分,其淋溶迁移不仅造成土壤碳损失,还可能引发水体污染。长期施肥,尤其是有机肥和秸秆还田,已被证实能显著提升土壤有机碳储量,但其对DOM淋溶的影响却存在争议——部分研究表明有机物料输入会加剧DOM损失,形成“增碳不减碳”的恶性循环。因此,寻找一种既能增加土壤碳库又能抑制DOM淋溶的施肥模式,成为农业可持续发展的迫切需求。西南紫色土区是我国重要的粮食生产基地,土壤贫瘠、降雨集中,DOM淋溶风险高。本研究依托长达10年的田间定位试验,旨在探究不同有机替代比例对土壤DOM淋溶行为及化学多样性的影响,揭示其内在机制,为区域农业绿色转型提供理论支撑。04图文导读长期定位试验表明,有机肥与秸秆配施(CFOS)在显著提升土壤有机碳(SOC)和可溶性有机碳(SDOC)含量的同时,使土壤腐殖质类组分(C1、C2)荧光强度增强、蛋白类组分(C3)占比下降,腐殖化指数(HIX)、SUVA254和SUVA260均显著升高,指示DOM芳香性和疏水性增强、结构更趋稳定。土柱淋溶实验进一步显示,CFOS处理下湿润锋运移最慢、入渗速率最低、淋溶液体积最小,虽因其较高的土壤DOC本底而淋溶液DOC浓度最高,但DOC总...
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发布时间: 2026 - 03 - 20
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滨海湿地是全球重要的“蓝碳”储库,其来自陆海传输中形成的外源老化碳可占50%以上。然而,目前对于这些老化碳在滨海生态系统中储存机制尚不清楚,特别是矿物结合与微生物转化之间的协同作用仍是蓝碳科学中的关键短板,亟待建立相关机制模型以指导蓝碳的管理与评估。中国科学院烟台海岸带研究所李远副研究员、韩广轩研究员联合天津大学宋照亮教授、中国科学院南京土壤研究所骆永明研究员以及国内外多家单位,跨越20个纬度梯度对中国沿海36个红树林和盐沼湿地进行了系统调查。通过对表层土壤和1米深沉积柱的综合分析,结合14C同位素测年、生物标志物和模型解译,系统揭示了矿物-微生物协同作用对蓝碳周转与储存的联合调控机制。图1 海岸带红树林和盐沼研究点位及土壤有机碳特征分布研究发现,盐沼与红树林在碳周转时间上存在显著差异。具有高矿物沉积速率的盐沼湿地表现出比红树林更长的土壤有机碳周转时间(表层土壤平均为2200年 vs. 500年)。这一差异主要归因于盐沼中含有更高比例的老化碳(~50%)和化石碳(~20%)。在组分分配上,盐沼表层土壤的矿物结合态有机碳(MAOC)比例高达81.5%,显著高于红树林的66.6%,且盐沼含有更高比例的木质素酚(3.5% vs. 3.1%)和微生物残体碳(21% vs. 14%)。这表明在外源输入主导的生态系统中,SOC主要来自高降解的老化碳库。图2 基于14C的海岸带红树林和盐沼土壤有机碳组成和周转进一步应用线性混合效应模型和结构方程模型解析得出,矿物-微生物协同作用随深度发生显著转移:在表层土壤(0-20 cm)中,由于新鲜有机质输入丰富,微生物残体碳的积累是驱动碳周转的关键因素(影响系数 = 0.36);而在深层土壤(1 m)中,木质素的降解程度取代微生物生物量,成为决定有机碳千年尺度持久封存的主要预测因子(影响系数 = 0.45)。图3 海岸带红树林和盐沼表层和深层土壤有机碳周转控制因素该研究提出了一种基于矿物-微生物联合调控的蓝碳封存新机制,微生物将外源有机质转化降解为相对稳定组分后,再由活性矿物提供物理保护。这一发现挑战了蓝碳储存主要由死体生物直接埋藏主导的传统观念,证明了矿物-微生物协同过程对于外源老化碳封存的关键作用,未来的蓝碳核算与生态管理框架须将这一机制纳入考量。图4 矿物与微生物协同驱动海岸带蓝碳组成与周转的概念模型相关研究成果发表在期刊Global Change Biology上,研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和山东省自然科学基金等项目的资助。论文信息Yuan Li, Chuancheng Fu, Peng Ren, Zhaoli...
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