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高德才等:《Soil Biology and Biochemistry》冻融循环对土壤碳、磷循环的影响

发布时间:2021-06-17 14:59 点击数:

冻融循环在高纬度、高海拔以及一些温带地区是非常普遍的现象,在北半球大约55%的总陆地面积经历着季节性的冻融。近年来,全球气候变化可能会提高冻融循环时间,强度以及频率。这些冻融格局的改变可能会通过影响土壤结构、微生物、植物根系以及凋落物的输入等,影响土壤碳、磷循环。然而,到目前为止,很少有研究探究不同冻融循环格局对土壤碳、磷循环以及碳、氮、磷之间耦合的影响。

基于此,我院高德才博士对土壤碳、磷循环的各个库和通量对冻融循环的响应进行了全球数据整合分析。基于来自75个研究的2471个观测数据,结果显示,冻融循环显著提高了土壤中可溶性有机碳(+38%)、瞬时CH4+41%)、累积CH4排放(+59%)、可溶性有机碳淋洗(+62%)、总的盐提取磷(+27%)、可溶性有机磷(+9.4%)、可溶性总磷淋洗(+312%)、可溶性有机磷淋洗(+30%)、可溶性无机磷淋洗(+115%)以及可利用性氮磷比(+21%)。与此相反,冻融循环可显著降低土壤微生物碳量(-10%)、纤维素酶活性(-16%)、微生物磷量(-10%)以及微生物量碳氮比(-8.1%)(图1)。冻融循环后土壤可溶性碳、磷增加的原因可能是土壤微生物死亡的释放和土壤结构改变引起有机质的底物有效性增加。冻融循环的强度越大,其效应越大,这可能也是土壤碳、磷库和通量对冻融循环的响应在室内条件下高于野外条件下的主要原因。然而,随着冻融循环持续时间的增加,其效应会减弱,这可能是由于微生物的利用和淋洗作用导致底物消耗所致。本研究的结果有助于更好地理解土壤碳、磷库和通量对冻融循环的总体响应,为更准确地预测未来全球气候变化对生物地球化学循环的影响提供了基础。

以上研究成果以A global meta-analysis on freeze-thaw effects on soil carbon and phosphorus cycling为题,发表在土壤学期刊Soil Biology and Biochemistry上。云顶yd2332高德才为文章的第一作者,白娥教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金,联合基金项目,中瑞科技合作项目和吉林省自然科学基金的支持。原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071721001565

1 陆地生态系统中土壤碳和磷循环对冻融循环的响应