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科研進(jìn)展
森林土壤作為陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫(kù)，在高效發(fā)揮自然生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力，減緩全球氣候變化，實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)中扮演著不可替代的作用。其中，根際作為森林通過(guò)根系活動(dòng)高效發(fā)揮土壤碳匯功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和核心界面，為深入理解多變環(huán)境下土壤碳匯效應(yīng)與固碳機(jī)制提供了獨(dú)特的研究視角。此外，由于全球范圍內(nèi)N沉降不斷加劇，伴隨的土壤N有效性變化會(huì)顯著改變植物地上-地下光合產(chǎn)物碳分配以及根系的生理代謝活性，這些變化勢(shì)必對(duì)根系活動(dòng)介導(dǎo)的土壤碳過(guò)程產(chǎn)生深刻影響，也進(jìn)一步加劇了根系活動(dòng)在調(diào)控土壤碳動(dòng)態(tài)與碳匯功能變化認(rèn)知的復(fù)雜性和不確定性。但目前有關(guān)根際土壤碳封存是否以及如何響應(yīng)大氣N 沉降尚不清楚，很大程度上限制了對(duì)全球變化背景下森林根系活動(dòng)介導(dǎo)的土壤碳循環(huán)過(guò)程的深入認(rèn)識(shí)。
基于此，中科院成都生物研究所森林生態(tài)過(guò)程與調(diào)控項(xiàng)目組尹華軍研究團(tuán)隊(duì)，以西南亞高山典型的人工云杉林（Picea asperata）為試驗(yàn)對(duì)象，區(qū)分和量化了根際/非根際土壤固碳能力對(duì)N沉降的響應(yīng)差異，并通過(guò)分析土壤微生物活性和土壤碳的礦物保護(hù)作用，探究了N沉降下根際/非根際土壤碳匯效應(yīng)差異的潛在調(diào)控機(jī)制。此外還通過(guò)測(cè)定微生物殘?bào)w生物標(biāo)志物-氨基糖，量化和比較了微生物殘?bào)wC對(duì)N添加下根際/非根際SOC累積的貢獻(xiàn)大小。研究結(jié)果表明：I）N添加同時(shí)促進(jìn)了根際和非根際SOC的積累，但根際土壤的固碳能力顯著高于非根際土壤，這主要是由于氮添加增強(qiáng)了根際SOC的礦物保護(hù)作用，同時(shí)降低了微生物對(duì)SOC的降解；II）N添加下，根際土壤增加的微生物殘?bào)wC對(duì)SOC積累的貢獻(xiàn)顯著高于非根際土壤。上述結(jié)果表明，根際過(guò)程在調(diào)節(jié)土壤C動(dòng)態(tài)對(duì)N沉降的響應(yīng)中發(fā)揮重要作用，并從根際視角為微生物源C在SOC積累中的關(guān)鍵作用提供了直接的試驗(yàn)證據(jù)。
圖1 氮沉降下根際/非根際土壤碳匯效應(yīng)差異及其潛在微生物和非生物調(diào)節(jié)機(jī)制上述研究結(jié)果于2023年3月9日以“Nitrogen deposition induces a greater soil C sequestration in the rhizosphere than bulk soil in an alpine forest”為題，在線發(fā)表于國(guó)際期刊《Science of the Total Environment》上。論文第一作者為成都生物研究所特別研究助理汪其同，通訊作者為尹華軍研究員和西藏農(nóng)牧學(xué)院張新軍副教授。本研究得到了中科院“西部之光”交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和西藏自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目的聯(lián)合資助。
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https://doi.org/10.1016/j.biocon.2023.110044
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