土壤微生物呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分，溫度是影響微生物呼吸的主要因素。以往研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物呼吸會(huì)隨著溫度升高呈現(xiàn)先增加而后降至原水平的變化趨勢(shì)，其中微生物補(bǔ)償性熱適應(yīng)和土壤底物限制是解釋該現(xiàn)象的主要機(jī)制。但是，如何量化微生物熱適應(yīng)、底物可利用性以及二者之間的交互作用對(duì)微生物呼吸的影響還存在研究空白，這制約了我們對(duì)全球升溫后土壤碳排放估算的準(zhǔn)確性。
沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所生物地球化學(xué)組，以中國(guó)東部南北分布的11個(gè)森林土壤為研究對(duì)象，設(shè)置底物添加（僅熱適應(yīng)）和不添加底物（熱適應(yīng)+底物限制）兩種處理，并在12°C、20°C、28 °C下測(cè)定微生物呼吸速率，利用數(shù)值模型解析底物和微生物熱適應(yīng)性對(duì)呼吸速率的影響（圖1），研究結(jié)果表明：年平均氣溫較高的地區(qū)，微生物補(bǔ)償性熱適應(yīng)對(duì)微生物呼吸的負(fù)效應(yīng)更強(qiáng)（圖2）；微生物熱適應(yīng)對(duì)微生物呼吸的影響隨著底物可利用性升高而增強(qiáng)（圖3）；利用兩個(gè)全球尺度的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合本研究建立的模型發(fā)現(xiàn)，土壤底物與熱適應(yīng)性對(duì)微生物呼吸的影響具有全球普遍性。上述成果為在土壤碳循環(huán)模型中考慮微生物熱適應(yīng)效應(yīng)提供了研究思路。
研究成果以“Stronger compensatory thermal adaptation of soil microbial respiration with higher substrate availability”為題，發(fā)表在國(guó)際微生物學(xué)會(huì)會(huì)刊《The ISME Journal》（IF=11）期刊上。沈陽(yáng)生態(tài)所曲聆瑞特別研究助理為第一作者，王超研究員為通訊作者，東北師范大學(xué)白娥教授、瑞典斯德哥爾摩大學(xué)Stefano Manzoni副教授、西班牙阿利坎特大學(xué)Marina Dacal博士和Fernando T. Maestre教授為共同作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金面上基金、中科院青促會(huì)優(yōu)秀會(huì)員項(xiàng)目等的資助。
論文鏈接： https://doi.org/10.1093/ismejo/wrae025
圖1 底物有效應(yīng)對(duì)微生物熱適應(yīng)性影響的概念圖
圖2 微生物呼吸對(duì)溫度變化的響應(yīng)趨勢(shì)
圖3 微生物熱適應(yīng)和底物有效性對(duì)微生物呼吸的影響
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