武汉植物园在全球变化对土壤碳循环关键过程的研究中取得系列进

　　

　　土地利用变化显著改变了土壤有机碳动态，土地利用变化背景下土壤微生物对土壤有机碳动态的调控机制有待进一步研究。土壤有机碳的分解和转化由微生物分泌的碳分解酶(Carbon-degrading enzymes)来调控。土地利用变化如何通过影响土壤碳分解酶进而作用于土壤有机碳动态还存在诸多未知。研究人员通过数据整合的方法研究了土壤碳分解酶活性对植被退化和恢复的响应，以及碳分解酶活性与有机碳的关系（图1）。结果表明：植被退化显著降低了纤维素酶活性，但是对木质素酶没有显著影响；植被恢复对纤维素酶的增加幅度大于木质素酶；因此，植被退化显著提高了木质素酶的比例，而植被恢复则显著降低了木质素酶的比例。相关分析和结构方程模型表明，植被退化背景下，土壤有机碳的降低与木质素酶比例的增加密切相关；植被恢复背景下，土壤有机碳的增加与木质素酶比例降低密切相关。本研究有助于提升对土地利用变化背景下有机碳动态的微生物调控机制的理解。

　　相关研究成果以“Identifying carbon-degrading enzyme activities in association with soil organic carbon accumulation under land use changes”为题发表在生态学SCI期刊Ecosystems。武汉植物园湿地生态学课题组助理研究员吴君君为论文第一作者，武汉植物园刘贵华研究员和云南大学生态与环境学院程晓莉研究员为论文通讯作者。 

　　

　　甲烷（CH₄）是一种重要的温室气体，对全球变暖的贡献约为20%。人类活动导致的大气氮沉降正急剧增加，氮沉降的加剧显著影响了土壤甲烷的源汇功能。目前，全球尺度下，氮沉降对土壤甲烷源汇功能的影响还缺乏深刻认知。研究人员通过数据整合的方法从全球角度探究了土壤甲烷源汇功能对氮添加的响应（图2）。结果表明：氮添加显著降低了旱地土壤甲烷氧化速率，但是增加了湿地土壤甲烷排放速率；自然生态系统甲烷氧化和排放速率对氮添加的响应比农业生态系统更敏感；氮沉降对旱地甲烷氧化速率的负面影响随着维度的降低而增强，即寒温带和青藏高原（生态系统氮限制区域）土壤甲烷氧化速率对氮添加的响应较热带和亚热带更不敏感。该研究结果有助于加深对土壤甲烷源汇功能响应全球变化的理解。 

　　相关研究成果以“Soil-atmosphere exchange of CH₄ in response to nitrogen addition in diverse upland and wetland ecosystems: A meta-analysis”为题发表在土壤学SCI期刊Soil Biology and Biochemistry上。武汉植物园湿地生态学课题组助理研究员吴君君为论文第一作者，邢伟研究员和刘贵华研究员为论文通讯作者。 

　　

　　上述研究工作得到国家自然科学基金和中科院战略先导专项的资助。 

　　论文链接一：https://link.springer.com/article/10.1007/s10021-021-00711-y 

　　论文链接二：https://authors.elsevier.com/a/1d-KE8g13Q0cK 

图1 土地利用变化背景下土壤酶活性与有机碳动态关系的概念图

图2 氮沉降对不同旱地和湿地生态系统类型土壤甲烷通量影响的概念图