土壤有機質(zhì)由一系列來源不同、穩(wěn)定性各異的碳組分構成。其中，礦物結合態(tài)有機質(zhì)（mineral-associated organic matter, MAOM）由于受到礦物保護的作用，不易被微生物利用，是土壤中更穩(wěn)定的碳組分。因此，闡明MAOM的形成機制及其對溫度升高的響應對于準確預測全球變暖背景下土壤有機碳動態(tài)并制定土壤固碳增匯方案至關重要。然而，以往研究主要關注植物碳輸入對MAOM形成效率的影響，尚不清楚微生物和礦物屬性如何調(diào)控區(qū)域尺度MAOM的形成及其對溫度升高的響應。

礦物結合態(tài)有機碳形成效率的關鍵影響因素及其對增溫的響應機制

為回答上述科學問題，國家植物園（南園）楊元合研究組以青藏高原高寒草地為研究對象，結合野外大尺度采樣和室內(nèi)13C同位素標記培養(yǎng)實驗（15oC和25oC），解析了區(qū)域尺度MAOM形成效率的主要驅(qū)動因素及其對溫度升高的響應規(guī)律。研究人員發(fā)現(xiàn)，MAOM形成效率隨鐵氧化物的含量和活性的增加而增加，但隨γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）和放線菌綱（Actinobacteria）等微生物類群相對豐度的增加而降低。進一步分析發(fā)現(xiàn)，溫度升高會通過減少鐵氧化物含量和活性以及微生物對13C-底物的同化來降低MAOM形成效率。其中，礦物保護作用的減弱是導致MAOM形成效率在升溫后顯著降低的主要原因。上述結果提供了礦物和微生物驅(qū)動MAOM形成的區(qū)域尺度實驗證據(jù)，促進了學術界對土壤碳形成及其對增溫的響應機制的認識。

該研究成果于近日在線發(fā)表于國際學術期刊Global Change Biology。國家植物園（南園）已畢業(yè)碩士研究生趙佳寧和博士研究生馮雪徽為論文共同第一作者，陳蕾伊研究員為通訊作者。國家植物園（南園）楊元合研究員、賀美助理研究員等參與了上述工作。該研究得到中國科學院穩(wěn)定支持基礎研究領域青年團隊計劃、國家自然科學基金等項目的資助。

高寒生態(tài)格局與過程研究組

負責人：楊元合研究員

郵箱：yhyang@ibcas.ac.cn

主要研究方向：

以青藏高原高寒生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，基于野外觀測、控制實驗、室內(nèi)培養(yǎng)和模型模擬等手段，重點開展：(1)土壤與全球變化；(2)生態(tài)系統(tǒng)碳-氮-磷循環(huán)及其交互作用研究。

編輯 | 韓藝

審核 | 梁鵬鴻