气候变暖对土壤微生物源碳影响及其调控机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 蔡锰柯 |
| 答辩日期 | 2024-08 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 张扬建 |
| 关键词 | 微生物源碳 气候变暖 球囊霉素相关土壤蛋白 氨基糖 高寒草甸 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 土壤有机碳含量约为大气碳含量的 2-3 倍，陆地植被碳含量的 3-4 倍。该库的微小变 化都可能增加对气候的正反馈效应。青藏高原土壤碳库大约占全球土壤碳库的 2%-3%， 根据 IPCC 报告预计到 2049 年和 2099 年，该区域年平均气温将上升 1.5℃和 2.9℃。然而 以往在高寒生态系统中开展的野外模拟气候变暖实验多关注低强度或有限的增温幅度， 这可能会限制对未来不同气候变暖情景下高寒生态系统土壤碳封存的准确预测。传统观 点和模型大多假设土壤有机碳主要来源于植物根系和凋落物残留物等植物源碳，忽视了 微生物来源碳输入在土壤有机碳积累过程中的重要性。近年来，越来越多的研究强调微 生物繁殖、生长和死亡的迭代过程对于调节土壤碳库的稳定性至关重要。特别是与微生 物生物量相比，氨基糖和球囊霉素相关土壤蛋白等微生物源碳对土壤碳库的贡献可能比 以往认知更为重要。基于此，本研究以青藏高原北部高寒生态系统为研究对象，利用西 藏那曲高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站的梯度增温实验平台，采集和分析土 壤微生物源碳含量及植物叶片、根系和土壤样品的养分含量、理化性质和微生物特征等 指标，研究不同增温水平条件下两种微生物源碳（即：土壤氨基糖（AmS）和土壤球囊霉 素相关蛋白（Glorsp））与植物叶片、根系、土壤理化性质和微生物特征间关系，探讨未 来不同增温情景下土壤微生物源碳变化特征及其地下微生物学驱动机制。主要结论包括： 1、不同变暖水平下，植物叶片和根系生物量、养分含量及其碳（C）、氮（N）、磷（P） 化学计量比发生显著变化。与对照处理相比，梯度增温降低了植物群落地上（降低约 19.0%-33.8%）、地下生物量（降低约 5.3%-1.2%），植物叶片和根系 C、N 和 P 元素含量 随增温强度增加而呈现下降趋势。此外，叶片 C:N、C:P 和根系 C:N 比随温度升高而呈增 加趋势；叶片 N:P、根系 C:P 和 N:P 比则呈相反的变化趋势。 2、不同变暖水平下，土壤微生物生物量 C、N、P 含量、多样性特征及土壤酶活性也 存在显著改变。其中微生物生物量 C 和 N 含量随着增温水平增加呈先升后降的变化趋势，而微生物生物量 P 含量则存相反的变化。土壤胞外酶活性（包括碳、氮和磷获取酶）发 生显著变化。基于土壤酶载体模型分析结果进一步发现，随着气温升高对微生物代谢活 动的氮限制则会逐渐加强。与对照处理相比，细菌和真菌 α 多样性也对梯度增温表现出 非线性的响应趋势，细菌和真菌 β 多样性结果也表明，梯度增温引起了土壤细菌和真菌 群落组成结构发生显著变化，并且发现植物-土壤系统元素计量特征与土壤细菌、真菌多 样性变化密切相关。 3、以土壤氨基糖（AmS）和球囊霉素土壤相关蛋白（Glorsp）作为生物标记物探讨 微生物源碳对气候变暖的响应机制，结果表明：模拟增温对 AmS 和 Glorsp 积累有显著 影响。随着温度的升高，与总 AmS 相比，总 Glorsp 的固存速度更快。与对照相比，各增 温处理中 AmS 含量均显著增加，但 Glorsp 含量的增加幅度则相对更大。此外，总 Glorsp 含量对土壤有机碳的贡献大于总 AmS，这表明 Glorsp 在土壤碳储存应对气候变暖过程中 可能存在更重要的作用。多种统计方法表明，植物特征在 AmS 积累过程中发挥更重要作 用，而微生物特性则在 Glorsp 积累过程中作用更大。 总体而言，本研究结果加深了关于高寒生态系统土壤微生物源碳对气候变暖的响应 过程及其驱动机制的理解，也有助于提高预测全球变暖背景下土壤碳库变化及其对生态 系统碳循环过程的影响。此外，本研究对于制定高寒生态系统在未来不同变暖情景下适 应性管理策略具有重要意义，特别是使用丛枝菌根植物作为高寒生态系统封存更多土壤 碳，以应对未来气候变暖提供数据支撑和理论依据。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 88 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209412]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 蔡锰柯. 气候变暖对土壤微生物源碳影响及其调控机制[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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