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      植物物種多樣性對喀斯特森林土壤氮轉化速率的影響取得新進展

      2023-04-19 朱梓弘      】

        植物物種多樣性支撐生態系統的結構和基本功能,是開展植被修復工程必須考慮的關鍵問題。多項證據顯示,增加植物物種多樣性有助于改善生態系統的碳匯功能,因為生態學互補效應可以促使植物群落吸收更多的大氣二氧化碳。由于碳、氮循環的緊密耦合,生態系統的碳匯能力和可持續性很大程度上還取決于土壤氮的有效性?,F有的研究表明,增加生態系統植物物種多樣性可以提高土壤有效氮水平,但在部分案例中,土壤有效氮水平也可能隨著植物物種多樣性的增加呈現出減少或保持不變的現象。這種不確定性極大的限制了我們對植物與土壤氮動態關系的認識。

        為探討植物物種多樣性對土壤有效氮水平的影響機制,中國科學院亞熱帶農業生態研究所李德軍研究員團隊以西南亞熱帶喀斯特森林生態系統為研究對象,選取45個植物物種多樣性(香農-威納指數)介于0.15至3.57的樣方開展研究工作。結果表明,植物物種多樣性顯著提高了土壤有機氮礦化速率、硝化速率、微生物無機氮同化速率以及凈氮礦化、凈硝化速率。土壤供氮能力的提高促使有效氮水平沿植物物種多樣性梯度顯著增加。進一步分析表明,土壤初級氮轉化速率受到土壤有機質和微生物屬性的強烈影響。其中,土壤微生物量、微生物chiA基因豐度、細菌和古菌amoA基因豐度的增加是導致有機氮礦化速率、硝化速率沿植物物種多樣性梯度顯著增加的關鍵原因。而微生物無機氮同化速率的提高則與高植物物種多樣性背景下土壤有機質的積累密切相關。該研究強調了植物物種多樣性在調節土壤有效氮供應方面具有關鍵作用,并揭示了背后的機理。這些發現可以納入到地球系統模型中,以更好地預測土壤氮可利用性水平和碳匯能力對植物物種多樣性變化的響應。

        上述成果得到了國家自然科學基金聯合重點項目(U21A2007)和廣西“八桂學者”項目的支持,并以Plant species diversity enhances soil gross nitrogen transformations in a subtropical forest, southwest China為題,發表在Journal of Applied Ecology上。

        論文鏈接

      研究區位置和采樣點示意圖

      植物物種多樣性對土壤無機氮含量及其轉化過程的影響

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