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盐渍化草地甲烷吸收与植物根际效应密切相关

科技日报(2023年1月19日第6版)

报道如下:

近日,科技日报记者从2022世界杯官方网站获悉,依托云南省右玉县黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站长期实验平台,该校草业学院王常慧教授团队研究发现盐渍化草地植物群落变化可通过根际效应调控甲烷吸收对氮输入的响应。此项研究分析了晋北盐渍化草地甲烷通量对不同水平氮添加的响应模式及机制,揭示了根际效应是植物群落变化影响土壤甲烷氧化菌活动的媒介,在盐渍化土壤甲烷氧化的生物学机制方面取得了突破。相关研究成果近日发表于《国际土壤科学杂志》。

甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体,土壤中的甲烷氧化菌消耗甲烷是降低大气甲烷浓度的重要途径。大量研究发现,土壤中的无机氮是影响土壤甲烷氧化菌活动的重要因素,但有关盐渍化草地甲烷通量对外源氮输入响应机理的研究还很缺乏,这导致盐渍化土壤甲烷通量对氮输入的响应模式与机制尚不明确。

王常慧团队从2017年开始在云南右玉农牧交错带盐渍化草地进行长期的野外控制实验研究,建立了多个全球变化试验平台。此次研究依托不同水平氮添加试验,对8个氮添加水平下3个生长季盐渍化草地甲烷通量及其潜在影响因子进行监测。该团队发现盐渍化草地是弱的大气甲烷汇,生长季甲烷吸收速率为每平方米3.30—16.27微克/小时,且随着氮添加量的增加,草地甲烷吸收速率呈现单峰型响应模式。由于甲烷氧化菌多数为自养型细菌,其与植物之间的关系长期以来被忽视。但该项研究发现植物群落特征和根系动态参与调控盐渍化草地甲烷吸收,即盐渍化草地甲烷吸收在低氮输入下,受地上生产力变化的调控;而在高氮输入下则由植物群落多样性变化调控。

根据以上结果,王常慧团队推断植物群落变化调控草地甲烷吸收对氮输入的响应的关键点在于根际效应,因此采集了根际和非根际土壤样品进行分析。该团队发现根际土壤酸碱度(pH值)显著低于非根际土壤,而可利用氮的含量显著高于非根际土壤;低水平氮添加处理下根际土壤甲烷氧化菌的量显著高于非根际土壤,而在高水平氮添加处理下根际与非根际土壤的甲烷氧化菌无显著差异,表明植物参与调控甲烷吸收的机制源于根际效应对土壤微环境及甲烷氧化菌的影响。

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