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國家植物園研究團(tuán)隊揭示溫帶草地土壤有機(jī)碳及其組分變化的干旱閾值與調(diào)控機(jī)制
在全球氣候變暖背景下，溫帶草地生態(tài)系統(tǒng)正面臨日益加劇的干旱脅迫。干旱通過影響植被生長、微生物活動及土壤理化過程，顯著影響了土壤有機(jī)碳(SOC)的形成、穩(wěn)定與儲量。然而， SOC及其不同組分在干旱梯度上是否存在由緩慢變化轉(zhuǎn)為快速下降的干旱臨界閾值，以及植被特征和風(fēng)蝕等物理過程如何共同影響這一變化過程，仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識。
國家植物園(南園)劉玲莉研究團(tuán)隊以中國溫帶草地為研究對象，沿約2400 km 的干旱梯度，采集了45個樣點(diǎn)的植被和土壤樣品，分析了SOC及其不同組分(顆粒態(tài)有機(jī)碳 POM-C 和礦物相關(guān)有機(jī)碳 MAOM-C)在干旱梯度上的變化特征及其驅(qū)動機(jī)制。研究結(jié)果表明，隨著干旱程度增強(qiáng)，植被地上和地下生物量、微生物活性以及土壤礦物豐度均下降，尤其是弱晶態(tài)鐵/鋁氧化物含量顯著降低，從而限制了POM-C和MAOM-C的形成與積累。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，土壤碳儲量在干旱水平約為0.749處出現(xiàn)明顯的非線性轉(zhuǎn)折，表明該值為溫帶草地SOC變化的關(guān)鍵干旱閾值。在閾值以下的相對濕潤草地中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的植被通過促進(jìn)微生物活性和土壤礦物形成過程，促進(jìn)SOC的存儲，且對POM-C的促進(jìn)作用更為顯著;同時，復(fù)雜植被結(jié)構(gòu)還能降低風(fēng)蝕強(qiáng)度，減少土壤礦物及其結(jié)合碳的流失。而在閾值以上的干旱草地，地上植被調(diào)控作用明顯減弱，植物根系成為主導(dǎo)土壤生物地球化學(xué)過程的關(guān)鍵因素，通過維持微生物活性和促進(jìn)礦物形成，間接促進(jìn)了MAOM-C及SOC的穩(wěn)定與積累。
相關(guān)研究成果于2月3日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Environmental Science & Technology。國家植物園(南園)已畢業(yè)博士研究生武運(yùn)濤為論文第一作者，劉玲莉研究員為通訊作者。西班牙巴塞羅那自治大學(xué) Josep Pe?uelas 教授等參與了研究工作。該研究得到國家自然科學(xué)基金的資助。
沿我國溫帶草地，土壤有機(jī)碳及其組分在干旱閾值處發(fā)生顯著轉(zhuǎn)變
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