土壤有機(jī)質(zhì)由一系列來源不同、穩(wěn)定性各異的碳組分構(gòu)成。其中，礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)（mineral-associated organic matter, MAOM）由于受到礦物保護(hù)的作用，不易被微生物利用，是土壤中更穩(wěn)定的碳組分。因此，闡明MAOM的形成機(jī)制及其對溫度升高的響應(yīng)對于準(zhǔn)確預(yù)測全球變暖背景下土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)并制定土壤固碳增匯方案至關(guān)重要。然而，以往研究主要關(guān)注植物碳輸入對MAOM形成效率的影響，尚不清楚微生物和礦物屬性如何調(diào)控區(qū)域尺度MAOM的形成及其對溫度升高的響應(yīng)。

礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳形成效率的關(guān)鍵影響因素及其對增溫的響應(yīng)機(jī)制

為回答上述科學(xué)問題，國家植物園（南園）楊元合研究組以青藏高原高寒草地為研究對象，結(jié)合野外大尺度采樣和室內(nèi)13C同位素標(biāo)記培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)（15oC和25oC），解析了區(qū)域尺度MAOM形成效率的主要驅(qū)動(dòng)因素及其對溫度升高的響應(yīng)規(guī)律。研究人員發(fā)現(xiàn)，MAOM形成效率隨鐵氧化物的含量和活性的增加而增加，但隨γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）和放線菌綱（Actinobacteria）等微生物類群相對豐度的增加而降低。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，溫度升高會(huì)通過減少鐵氧化物含量和活性以及微生物對13C-底物的同化來降低MAOM形成效率。其中，礦物保護(hù)作用的減弱是導(dǎo)致MAOM形成效率在升溫后顯著降低的主要原因。上述結(jié)果提供了礦物和微生物驅(qū)動(dòng)MAOM形成的區(qū)域尺度實(shí)驗(yàn)證據(jù)，促進(jìn)了學(xué)術(shù)界對土壤碳形成及其對增溫的響應(yīng)機(jī)制的認(rèn)識。

該研究成果于近日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Global Change Biology。國家植物園（南園）已畢業(yè)碩士研究生趙佳寧和博士研究生馮雪徽為論文共同第一作者，陳蕾伊研究員為通訊作者。國家植物園（南園）楊元合研究員、賀美助理研究員等參與了上述工作。該研究得到中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

高寒生態(tài)格局與過程研究組

負(fù)責(zé)人：楊元合研究員

郵箱：yhyang@ibcas.ac.cn

主要研究方向：

以青藏高原高寒生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，基于野外觀測、控制實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)培養(yǎng)和模型模擬等手段，重點(diǎn)開展：(1)土壤與全球變化；(2)生態(tài)系統(tǒng)碳-氮-磷循環(huán)及其交互作用研究。

編輯 | 韓藝

審核 | 梁鵬鴻