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沈陽生態所在森林土壤有機質動態的微生物學調控研究中取得重要進展

  微生物作為土壤有機質周轉的重要驅動與參與者,介導有機質形成過程,影響生態系統過程與功能。了解微生物群落對生態系統發育過程的響應、調控和反饋機制,對生態系統生產力的可持續發展和未來環境擾動效應的預測具有重要意義,有必要對森林次生演替過程中土壤有機質動態的微生物學控制機制開展研究。 

  中國科學院沈陽應用生態研究所梁超研究員團隊以中國北方長白山森林次生演替序列為對象,探討溫帶森林演替過程中地下微生物群落對地上植被變化的響應機制及微生物對地下土壤有機碳庫的代謝調控機制。本研究采用了生物標識物、微生物高通量測序技術、紅外光譜分析和常規化學檢測等方法,明確了森林演替序列下土壤微生物群落及土壤有機質動態兩者之間的關系,闡明了森林次生演替過程中土壤原核生物群落多樣性、組成以及門類群豐度的變化,揭示了土壤有機質數量以及質量是驅動土壤原核生物群落結構構建的主要因素,發現并提出了用指示土壤有機質特性的紅外光譜技術來表征微生物的寡-富營養策略的新思路,對森林監測與管理有一定指導意義。除此之外,基于土壤微生物群落與土壤有機質之間的耦合關系,我們又深入探究了森林次生演替過程中土壤有機碳與活性微生物量、死亡微生物殘體之間的關系。在森林演替過程中,土壤微生物通過活性微生物群落(異化代謝)和微生物死亡殘體(同化代謝)調控并貢獻土壤有機碳的積累。綜合而言,我們的研究為探索土壤微生物與土壤有機質之間的動態關聯以及土壤微生物介導下的土壤有機質過程提供理論支持。結合全球氣候變化背景,森林恢復促進了地下土壤有機碳的固定,可以作為有效調節全球氣候變化的生態系統管理措施。 

  該研究成果分別以“Secondary successional forests undergo tightly-coupled changes in soil microbial community structure and soil organic matter”和“Reforestation accelerates soil organic carbon accumulation: Evidence from microbial biomarkers”為題發表在土壤學期刊Soil Biology and Biochemistry上。沈陽生態所生態系統微生物學組博士生邵鵬帥為第一作者,梁超為通訊作者。研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中國科學院戰略性先導科技專項項目的支持。 

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圖1. 森林次生演替過程中土壤微生物群落與土壤有機質間的動態關聯

 

 

圖2. 森林恢復過程中土壤微生物對土壤有機碳積累的調控和貢獻 

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