水保学院邓蕾研究员在陆地生态系统C:N:P化学计量对降水变化的响应方面取得新进展

来源:重点室 作者:邓蕾 时间:2023-10-08
  近日,水土保持科学与工程学院(水土保持研究所)上官周平研究员团队在陆地生态系统C:N:P化学计量对降水变化的响应方面取得新进展,并以“C:N:P stoichiometry of plants, soils, and microorganisms: Response to altered precipitation”为题发表在国际生态环境领域著名期刊Global Change Biology(5年IF=12.3)上。博士后李继伟为论文第一作者,邓蕾研究员为通讯作者。
  全球变化背景下,降水格局的变化将会改变陆地生态系统水分供应模式。水资源可用性的改变对陆地生态系统碳(C)、氮(N)、磷(P)循环有着重要影响,进而影响植物和微生物群落稳定性和组成。植物、土壤和微生物群落对降水变化高度敏感,但降水变化下植物-微生物元素循环的响应及敏感性仍不清楚。因此,非常有必要进一步研究不同生态系统C:N:P化学计量对降水变化的响应过程和机理,对于揭示降水在全球碳循环中的角色定位以及探明植物、微生物在土壤碳循环中所起的作用都具有重要意义。基于此,该研究基于全球样点数据(图1),取得如下进展:
  图1 三种主要植被生态系统(林灌草)样点分布
  (1)阐明了生态系统C:N:P化学计量特征对降水改变的响应规律。降水增加对植物-土壤-微生物C:N:P影响较小,而降水减少提高了凋落物N、根N、叶片和根N:P比。降水增加提高了土壤C、N和C:P和微生物C、N、P含量,而降水减少降低了微生物N和N:P。在干旱地区(湿润指数AI<0.65),降水增加提高了微生物C、N含量,而在湿润地区(AI>0.65),降水减少提高叶片N、N:P,但降低了叶片C:N。降水增加提高草地生态系统的C:P比,而降水减少增加森林草地生态系统叶片N含量,但降低了叶片C:N比。
  (2)明确了植物和微生物群落C:N:P化学计量特征对降水变化的敏感性差异。植物群落对降水减少比增加更加敏感,特别是植物叶片C:N敏感性对降水减少的响应,这种敏感性在中等降水减少(-33.3% ~ -66.7%)条件下最为显著。土壤微生物群落对降水增加比降水减少更加敏感,表现为C、N、P和C:N对降水增加的敏感性,这种敏感性在轻度降水增加(< +33.3%)下得到进一步验证,且在极端降水强度(±67%)下,土壤微生物对降水减少比降水增加更加敏感,呈现“双不对称模型”变化。
  (3)揭示了降水变化下生态系统C:N:P化学计量的影响机理。降水变化主要影响植物、土壤和微生物的N相关化学计量(N、C:N和N:P),表明参与N循环的植物和微生物群落对生态系统碳积累产生重要影响。降水变化下土壤微生物群落具有较强的内稳性特征,而植物群落倾向于资源有效性的变化而改变。此外,植物C:N:P化学计量主要受年均降水量的影响,而微生物C:N:P化学计量主要受降水变化强度的影响。降水变化下植物和微生物群落的不同N分配策略驱动C:N:P化学计量介导的生态系统碳积累过程,为未来气候变化情景下的生态系统碳循环提供理论参考。
  图2 生态系统C:N:P对降水变化响应的概念模型
  该研究受到国家自然科学基金(U2243225, 42277471, 42307578)等项目资助。
  论文链接如下:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16959
编辑:王容娜
终审:韩锁昌
 
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