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原名:Aggregate size mediates the stability and temperature sensitivity of soil organic carbon in response to decadal biochar and straw amendments译名:团聚体尺寸调控长期生物炭与秸秆添加下土壤有机碳的稳定性及温度敏感性期刊:Soil Biology & BiochemistryIF:10.3发表日期:2025年9月3日BAIHUI ORGANISMS作者简介第一作者:陈雅兰,北京师范大学环境学院励耘博士后,师从孙可教授。主要从事生物炭环境地球化学行为及环境效应的研究。以第一作者在GCB、SBB、EST、CEE等期刊上发表学术论文19篇(含共一3篇),1篇封面文章,1篇入选ESI高被引论文,引用800次,H指数17。主持国家自然科学基金青年项目、博士后基金站中特别资助、博士后基金面上项目。曾获宝钢优秀学生特等奖、北京市优秀毕业生、北师大优秀博士学位论文等荣誉。通讯作者:孙可,北京师范大学环境学院教授、博士生导师,国家杰出青年基金、国家优秀青年科学基金和北京市杰出青年基金获得者。主要从事生物炭环境地球化学行为及环境效应的研究。在GCB、SBB、EST等期刊上发表高质量SCI论文130余篇,他引7000余次,H指数51,5篇论文入选ESI高引...
发布时间: 2025 - 09 - 09
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发布时间: 2025 - 05 - 22
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文献解读原名:Soil organic carbon thresholds control fertilizer effects on carbon accrual in croplands worldwide译名:土壤有机碳阈值控制肥料对全球农田碳积累的影响  期刊:Nature CommunicationsIF:14.7发表日期:2025.3第一作者:凌俊  中国农业大学资源与环境科学学院养分利用与管理国家重点实验室# 背景恢复土壤肥力和缓解全球变暖的举措在于重建土壤有机碳(SOC)。氮(N) 肥对作物产量至关重要,由于颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MAOC)对氮肥施用的响应不同,氮肥施用对土壤碳积累的影响难以预测。为了阐明这些影响,我们通过全球荟萃分析与大陆规模的田间试验相结合,研究初始SOC含量如何与氮肥相互作用来影响全球农田土壤的SOC积累。# 假设(1)氮肥施用促进了植物生产力和大团聚体的形成,从而增加了POC的积累和稳定;(2)在土壤SOC匮乏的土壤中,资源化学计量和微生物养分需求之间的不平衡阻碍了微生物残体碳(MBC)的形成和POC的分解,从而削弱了MAOC的积累;(3)较高的微生物代谢效率和微生物残体量,再加上矿物保护,增加了富含SOC土壤中MAOC的含量。# 材料与方法(1)为了确定初始SOC含量是否影响POC和MAOC响应氮肥的全球变化,我们编制了一个数据库,包括来自全球118个野外站点的609个POC和MAOC变化的配对观察值(图1),涵盖了非常广泛的初始SOC含量范围(0.79~46.1g kg-1);图1研究地点的全球分布(2)中国四个试验地点位于曲周(QZ,9.49 g kg-1)、长武(CW,9.51 g kg-1)、四平(SP,16.3 g kg-1)和雅安(YA,17.4 g kg-1)4个不同土壤有机碳含量的耕地,在随机完全区组设计中建立相同的肥料实验,每个地点重复4次;(3)测定指标:SOC、TN、POC、MAOC、木质素酚、氨基糖、团聚体分级、13C-固体核磁共振、水解酶、α-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、N-乙酰基-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、磷酸酶(ACP和ALP)、阳离子交换量、铁铝氧化物# 结果分析(1)不同初始SOC含量下氮肥对POC和MAOC的影响全球阈值分析评估了POC和MAOC对不同初始SOC含量的响应,确定了其响应表现出突变的特定SOC水平(图2),初始SOC介导氮肥对土壤功能碳库影响的阈...
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发布时间: 2025 - 05 - 13
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18O标记技术的关键研究方向1、方法学优化标记实验设计:比较不同底物(简单糖类 vs. 复杂有机物)对CUE的影响,明确18O-H₂O标记时长与剂量效应。干扰因素控制:区分非生物过程(如化学氧化)对18O-CO₂的贡献,需通过灭菌对照实验校正。同位素分析技术:结合气相色谱-同位素比值质谱(GC-IRMS)或激光光谱,提高18O-CO₂检测灵敏度。2、生态机制解析微生物群落的影响:研究不同菌群(如真菌vs.细菌、r策略vs. K策略)的CUE差异,结合高通量测序(16S rRNA/ITS)关联群落结构。环境胁迫响应:干旱、升温、pH变化如何通过改变CUE影响碳分配(如:胁迫常降低CUE,增加呼吸损耗)。底物化学性质:木质素、纤维素等复杂底物通常导致更低CUE,需验证18O标记在不同底物中的适用性。3、模型整合与验证将18O-CUE数据纳入土壤碳模型(如Michaelis-Menten动力学、Microbial Mineral Carbon Stabilization, MIMICS),改进微生物生长-呼吸参数化过程。验证“微生物效率-碳截存”假说:高CUE是否真能促进土壤有机碳积累(争议点:高CUE可能减少胞外酶分泌,反而抑制降解)。实际应用方面1、气候变化与碳循环预测量化微生物呼吸对全球变暖的正反馈(低CUE → 更多CO₂释放),改进生态系统模型中的碳周转模块。评估土地利用变化(如农田耕作、森林砍伐)对土壤微生物功能的影响。2、土壤健康与农业管理通过调控CUE优化有机肥施用(如添加易降解碳源提高CUE,促进微生物生物量积累)。指导免耕或覆盖耕作,减少扰动对微生物群落的破坏,维持高CUE。3、污染修复与生态工程污染物(如重金属、石油烃)胁迫下微生物CUE的变化可指示土壤恢复潜力。设计合成微生物群落,定向提升降解效率(如:高CUE菌株可能更快转化有机污染物)。更多检测相关内容so栢晖生物了解更多~
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发布时间: 2025 - 04 - 09
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铁氧化物结合态有机碳在土壤碳汇和碳稳定方面有重要意义,尤其在全球气候变化和土壤碳库管理背景下,越来越受关注。但仍然存在不少研究空白。今天我们通过ChatGPT和DeepSeek两大AI平台分析一下在该领域尚未被充分研究的热点问题和潜在研究方向~一、ChatGPT分析结果01铁氧化物结合态有机碳的稳定性机制与动态过程研究方向: • 原位监测 Fe-OC 在周期性湿润/干燥条件下的稳定性。 • 利用同位素示踪和光谱技术揭示铁矿物转化(非晶态铁 → 晶态铁)对有机碳稳定的影响。研究意义:• 理解铁氧化物在不同氧化还原条件下如何稳定或释放碳,有助于预测湿地、稻田等环境下土壤碳库的动态变化,进而对碳循环建模和气候变化预测有指导意义。02铁-有机复合物中有机碳的分子特征与来源研究方向: • 利用高分辨率质谱(FTICR-MS)、X射线吸收精细结构光谱(XAFS) 等先进技术分析 Fe-OC 复合物中的有机分子组成。 • 比较不同土壤类型或植被类型下 Fe-OC 结合的有机碳来源差异。研究意义:• 搞清楚什么样的有机碳更容易与铁矿物结合,有助于优化土壤管理策略,促进碳固定,提高土壤碳汇功能。03微生物在铁氧化物-有机碳互作中的作用机制研究方向: • 研究不同功能群微生物(铁还原菌、铁氧化菌)在 Fe-OC 动态中的角色。 • 解析微生物胞外多糖(EPS)、胞外电子传递对 Fe-OC 形成和解离的影响。研究意义:• 微生物过程是土壤碳稳定的关键环节,揭示微生物与 Fe-OC 的交互机制,有助于发展基于微生物调控的土壤碳汇增强技术。04土地利用变化和管理措施对 Fe-OC 储量与稳定性的影响研究方向: • 比较不同土地利用类型下 Fe-OC 储量与碳稳定性。 • 实验模拟不同施肥、还田等农业措施下 Fe-OC 的形成与转化。研究意义:• 为碳中和背景下制定合理土地管理措施,提供理论依据和实用技术路线。05铁-有机复合物在土壤剖面中垂直迁移与碳转移研究方向: • 调查 Fe-OC 颗粒的胶体迁移特征,结合淋溶实验和剖面样品分析。 • 结合深层土壤剖面数据分析 Fe-OC 在剖面碳库中的作用。研究意义:• 深层土壤碳库对全球碳平衡至关重要,Fe-OC 迁移过程可能是深层碳汇的重要路径。二、DeepSeek分析结果01微生物-铁氧化物-有机...
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发布时间: 2025 - 03 - 05
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文献解读原名:Multitrophic interactions support belowground carbon sequestrationthrough microbial necromass accumulation in dryland biocrusts译名:多营养级相互作用通过微生物残体积累以支持干旱生物结皮中土壤碳封存期刊:Soil Biology and BiochemistryIF:9.8发表日期:2025年1月第一作者:石佳 中国农业大学 博士研究生通讯作者:王祥 中国农业大学 教授1背景土壤有机碳(SOC)是全球最大的陆地有机碳库,估计有1500-2400 Pg。SOC在调节全球碳储量和通量方面发挥着重要作用。土壤微生物被视为土壤碳动态的主要调节因子。一般来说,微生物通过分解减少SOC库存,同时通过形成微生物生物量和稳定坏死残留物来促进稳定的碳库。最近对土壤生物标志物的全球评估表明,微生物尸体占SOC库的50%,而活微生物生物量不到5%。因此,需要深入了解控制微生物生命和死亡过程的机制,以揭示全球碳循环的复杂性,并制定有效的土壤管理策略。如生物物理特征、细胞化学组成和生活史等,影响土壤有机物循环与微生物残体碳(MNC)积累。碳利用效率(CUE)衡量转化为微生物生物量的有机碳占比,反映土壤有机碳(SOC)平衡,与 MNC、SOC 的关系存争议。竞争、互利共生和捕食等生物相互作用,影响微生物残体形成与性质。土壤微生物是食物网基础,种间竞争和高营养级捕食影响其存亡与生物量向残体的转化。营养级内和级间的相互作用,会影响 MNC 积累与 SOC 。2提出假设(1)多个营养级类群会介导土壤微生物残体碳的积累。(2)营养级内的资源竞争和跨营养级的掠食性捕食,都可能导致土壤碳更高效地分解,以及微生物残体积累减少。3材料与方法(1)研究区域位于中国西北部陕西省神木市(东经110°25′–110°29′,北纬 38°44′ − 38°47′),研究选取了四个代表性地点,在每个地点内随机选定三个样方(10×10 米,样方间距约 100 米)。在每个样方的裸土区和生物结皮覆盖区分别采集五个土壤芯样(深度 0 - 5 厘米)。将五个土壤芯样充分混合,得到一个混合土壤样本,最终共获得 24 个样本。(2)检测指标:pH、SOC、TN、铵态氮、硝态氮、DOM、微生物碳利用效率(CUE)、氨基糖、16srRNA测序、ITS测序。4结果(1)生物结皮土壤呈现出独特的微生物残体碳和群落多样性模式:生物结皮土壤的微生物残体碳...
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发布时间: 2025 - 01 - 09
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文献解读原名:Decadal application of mineral fertilizers alters the molecular composition and origins of organic matter in particulate and mineral-associated fractions译名:十年的矿质施肥改变颗粒态和矿物结合态组分有机质的分子组成和来源期刊:SBBIF:9.8发表时间:2023.07第一作者:Zhichao Zou摘要背景:长期矿质施肥对土壤有机质(SOM)的数量、质量和稳定性的影响仍不明确。方法:通过结合四种生物标志物(自由与结合态脂类、木质素酚和氨基糖),研究中国北方农田在10年矿质施肥下(400 kg N ha−1 yr−1, 120 kg P ha−1 yr−1 和 50 kg K ha−1 yr−1)的SOM的分子组成、分解和来源。我们关注于两个差异化的SOM组分:颗粒态有机质(POM)和矿质结合态有机质(MAOM)。结果:尽管施肥对全土SOC的影响有限,但导致MAOM中SOC增加23%,并且改变了其组成和来源。施肥使POM中植物源的萜类化合物增加46%,MAOM中长链脂类(≥20)增加116%,但是降低了POM中54%的短链脂类(结论:矿质施肥通过改变温带农业生态系统中矿物-有机复合体的分子组成和固存,增加SOM的稳定性和持久性。研究背景SOM能够维持土壤肥力、促进土壤水分存留和有机碳(SOC)固存,对农业生态系统的功能的发挥至关重要。在典型的农田,大量矿质肥料的输入增加了作物生产力,导致大量的碳(C)通过残体、根系及其分泌物进入土壤,随后改变了SOM周转。然而,我们对SOC稳定和固存对营养施肥的响应方向和程度的基础理解仍然不明确。之前的研究报道了农业生态系统中施肥管理导致更高、中性以及甚至更低的SOC水平。在集约型农业中,矿质施肥使增加或维持作物产量的关键。养分介导的SOC积累主要与2方面有关,1)通过增加凋落物和根沉积物介导更高的植物输入;2)抑制微生物代谢和/或微生物生物量,并且改变了微生物群落结构。矿质施肥导致的SOC积累也可能被不同土壤组分的C损失或土壤C的生物降解所抵消,导致零积累,甚至负积累。此外,矿质肥料的输入可能通过植物输入、分配途径和分解,改变SOM形成和稳定,并且影响SOM的分子组成和来源。除了施肥对SOC库影响的差异化结果外,很少有研究关注矿质施肥对SOM质量的影响(比如,分子、不稳定性和来源)。研究SOC的分子组成有利于揭示SOM来源和分解途径,因此提高对SOM不稳定性和稳定...
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