東北地理所在典型黑土區(qū)農(nóng)田土壤有機碳生物降解性的緯度分布格局及其驅(qū)動機制方面取得重要進展
土壤有機碳的生物降解性是表征土壤有機碳穩(wěn)定性的重要指標，可以通過土壤礦化碳與土壤有機碳的比值來計算。探究東北黑土農(nóng)田土壤有機碳生物降解性的大小和驅(qū)動機制對于評估區(qū)域尺度土壤有機碳礦化和積累在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的作用非常重要，但以往的研究大多聚焦在局域田塊尺度上土壤生物分類群對有機碳礦化和積累的貢獻，往往忽略了在區(qū)域尺度上土壤生物不同類群間互作對土壤有機碳穩(wěn)定性的調(diào)控作用。
中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土有機碳與保護性耕作學科組科研人員以中國東北典型黑土區(qū)43°N-49°N緯度范圍內(nèi)的農(nóng)田土壤為研究對象，將土壤生物、氣候、土壤因子耦合起來，在區(qū)域尺度上深入揭示了農(nóng)田黑土有機碳生物降解性的緯度分布格局及其驅(qū)動機制。研究發(fā)現(xiàn)土壤有機碳生物降解性隨緯度增加呈現(xiàn)北低南高的分布格局，該變化趨勢主要受到隨緯度變化的土壤微食物網(wǎng)特性（豐富度、生物量碳和連通性）、氣候因子（年平均溫度和年平均降水）、土壤因子（土壤pH、土壤粘粒含量、土壤容重）的調(diào)控作用。通過結(jié)構(gòu)方程模型發(fā)現(xiàn)，土壤微食物網(wǎng)特性是影響土壤有機碳生物降解性最直接且最重要的驅(qū)動因素。研究結(jié)果強調(diào)了土壤生物在調(diào)控農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤有機碳礦化和固存中的重要作用。
圖1 東北黑土區(qū)土壤有機碳生物降解性的緯度分布格局及其驅(qū)動機制
此外，利用形態(tài)學鑒定技術(shù)首次全面評估了土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)在典型黑土區(qū)的緯度分布格局。研究發(fā)現(xiàn)土壤線蟲總豐富度和總多度的緯度分布格局與土壤有機碳生物降解性類似，均呈現(xiàn)均隨緯度增加而顯著增加的變化趨勢；并且線蟲群落以47°N為分界線可分為南部和北部兩類，土壤pH和土壤容重分別是影響南部與北部黑土區(qū)線蟲群落最重要的環(huán)境因子。
圖2 東北黑土區(qū)農(nóng)田土壤線蟲群落組成隨緯度的變化情況
研究成果分別以“The driving mechanism of soil organic carbon biodegradability in the black soil region of Northeast China”和“典型黑土區(qū)農(nóng)田土壤線蟲群落的緯度分布格局及其驅(qū)動機制”為題，發(fā)表在環(huán)境與生態(tài)學領域國際權(quán)威期刊Science of the Total Environment（IF=10.754）和國內(nèi)生物學領域公認的學術(shù)期刊《生物多樣性》上，由中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土有機碳與保護性耕作學科組碩士研究生劉紅文、項目聘用劉萍、張士秀副研究員（通訊作者）和梁愛珍研究員等共同完成。研究得到中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（XDA28080000；XDA28020401）、中國科學院青年創(chuàng)新青促會項目（2021228）和中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所青年科學家小組項目（2022QNXZ04）等項目的支持。
論文信息即鏈接如下：
1. Liu HW, Wang JJ, Sun X, et al. The driving mechanism of soil organic carbon biodegradability in the black soil region of Northeast China. Science of The Total Environment, 2023: 163835. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163835.
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