造林显著增加了原土及土壤团聚体中SOC的含量,增加土壤N水解酶活性

全球范围内,土壤中储存约2500 Pg
C,是大气中储存C的3倍以上。在生态系统、区域及全球范围内的研究表明,造林能增加C在土壤中的固持,从而降低大气中CO2浓度,减缓温室效应。然而,被造林地土壤固持的有机C也可能通过分解作用再迁移到大气中,成为大气中CO2的重要来源。然而,众多的研究集中于造林地土壤SOC含量的变化,而较少有研究关注造林地SOC的周转。对于造林地SOC周转的研究有助于进一步探究造林地的长期固C效应。

土壤氮素的有效性是植物生长的主要制约因素,因而对陆地生态系统碳收支平衡起着至关重要的作用。土地利用方式的改变,尤其是农田向人工造林地的转变能大幅增加土壤中有机C的储存,减缓温室效应。然而,随着人工造林下植被生物量的增加和有机C的固持,N素的限制作用越来越突出。未施肥土壤中90%以上的N以有机形态存在,因而土壤有机质中N的释放通常决定着生态系统中N的有效性。然而,在造林系统中,土壤有机N的周转状况如何,土壤有机质中N素的供应能否满足造林下C固持增加的需求,这些问题仍不十分清楚。因而对土地利用变化下有机氮周转状况进行研究对于理解气候变化背景下C的收支平衡状况具有十分重要的现实意义。

中国科学院武汉植物园土壤生态学学科组博士后冯娇在研究员程晓莉的指导下,以丹江口库区造林地、裸地和农田为研究对象,测定土壤团聚体中C含量、δ13C同位素以及C相关水解酶和氧化酶活性的变化。研究结果表明,造林显著增加了土壤原土中β-葡萄糖苷酶、α-葡萄糖苷酶以及木聚糖酶的活性。此外,造林显著增加了原土及土壤团聚体中SOC的含量。总体上,在造林土壤中”
2000
μm大团聚体中的水解酶活性较其它团聚体粒级低,而SOC却较其它团聚体粒级高。造林下,土壤水解酶活性与SOC和C:N呈显著的负相关。结构方程模型的研究结果表明,造林下随着团聚体粒级的增大,土壤酶活性的降低有助于土壤中SOC的固持。此外,水解酶和氧化酶活性都与稳定库中δ13C
同位素值呈显著的正相关,进一步证明土壤酶活性在SOC的周转中起着至关重要的作用。总体上,研究结果强调了造林下团聚体结构中土壤酶活性不均匀的分布对SOC固持的重要作用。

中国科学院武汉植物园土壤生态学学科组博士后冯娇在研究员程晓莉的指导下,以丹江口库区农田、灌丛和森林为对象,测定土壤团聚体中N含量、δ15N同位素以及酶活性的变化。研究结果表明,造林显著增加土壤全N的储量,增加土壤N水解酶活性,但是却降低稳定态N占全N的比例以及土壤δ15N值。土壤全N储量与土壤有机C储量之间呈显著的正相关;类似地,土壤N水解酶活性与C水解酶活性也呈显著的正相关。总体上,研究结果表明,造林地N对C固持的限制能通过以下途径得以缓解:包括1)增加土壤N水解酶活性;2)降低稳定态N占全N的比例;3)维持稳定的C:N酶计量比例;造成整体上N和C循环的紧密耦合。

该研究得到国家自然科学基金(31470557, 31770563,
31700461)和中科院战略先导专项B(XDB15010200)的资助,相关研究成果以Inhibited
enzyme activities in soil macroaggregates contribute to enhanced soil
carbon sequestration under afforestation in central China

为题发表在国际期刊Science of the Total Environment上。

图片 1该研究得到国家自然科学基金
(31470557, 31770563,
31700461)和中科院战略先导专项B(XDB15010200)的资助,相关研究成果以Stimulation
of nitrogen-hydrolyzing enzymes in soil aggregates mitigates nitrogen
constraint for carbon sequestration following afforestation in
subtropical China
为题发表在国际期刊Soil Biology and Biochemistry上。

论文链接

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图片 2

图片 3

丹江口库区造林下土壤团聚体影响土壤C固持的路径

丹江口库区土地利用变化影响土壤N循环的途径

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