亚高山森林土壤固碳对磷添加的响应机制研究获进展学术资讯

　　全球1米深土壤有机碳储量约为1500 Pg，是陆地生态系统最大的碳库，其微小变化会引起大气CO2浓度的显著改变，在陆地碳循环中发挥重要作用。阐明土壤有机碳累积过程与稳定机制对于准确预测陆地碳循环与气候变化之间的反馈关系至关重要。磷是限制植物生长和陆地生态系统生产力的主要元素之一，对维持生态系统结构和功能起着关键作用。工业革命以来，人为活动导致的磷输入和大气磷沉降增加了生态系统的磷可利用性，改变陆地生态系统初级生产力、土壤微生物群落组成和活性以及有机质分解和固存等，进而对生态系统碳循环关键环节之一的土壤碳循环和储存产生较大影响。因此，在磷增加的背景下，土壤有机碳含量、组成和稳定性的改变或影响全球生态系统的碳平衡。然而，关于长期磷添加对土壤有机碳不同组分的影响和潜在的调控机制尚不清楚。

　　中国科学院成都生物研究所地表过程与生态系统管理项目组特别研究助理罗如熠在研究员庞学勇的指导下，基于青藏高原东缘亚高山森林生态系统养分添加长期定位试验平台（8年），以木质素酚和氨基糖作为植物和微生物残体标志物，结合固体13C交叉极化魔角自旋核磁共振和土壤有机碳物理分组等技术手段，探讨长期不同磷添加量对亚高山森林土壤有机碳形成和稳定的影响机制。结果表明：持续磷添加显著减少了细根生物量，而不影响土壤有机碳含量；磷添加降低了植物木质素对土壤有机碳的贡献，这源于香草基类酚的减少，且含甲氧基/氮烷基碳减少2.1-5.5 %，而降低的氧化酶活性虽抑制了木质素分解，但磷添加减少了细根碳输入，导致木质素来源化合物含量降低；磷添加主要通过增加真菌残体促进微生物残体的累积及其对土壤有机碳的贡献，相应地羰基碳含量增加9.1-12.4 %，原因在于磷添加通过降低微生物残体分解相关的氮获取酶活性，减缓了微生物残体的分解，进而提高微生物残体在土壤有机碳中的累积；磷添加未显著影响缓慢循环的矿物结合态有机碳库，同时表征土壤有机碳化学稳定性的脂化度和顽固度指数也保持不变。综上，磷添加可通过改变植物和微生物来源碳的不同积累过程来影响亚高山森林土壤有机碳的组成，但不影响土壤有机碳的物理和化学稳定性。该研究有助于准确评估和预测日益增加磷有效性背景下土壤有机碳动态及其对气候变化的潜在反馈，并为提高地球系统模型对土壤固碳功能的预测能力提供科学依据。

　　4月20日，相关研究成果以Phosphorus addition decreases plant lignin but increases microbial necromass contribution to soil organic carbon in a subalpine forest为题，在线发表在Global Change Biology上。德国哥廷根大学和北京大学的科研人员参与研究。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院、中国博士后科学基金等的支持。

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