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【前沿】胡水金团队揭示活性氮如何影响土壤有机碳

资环学院在Ecology Letters上再度发文

2018-05-29来源:胡水金、叶成龙作者:资环学院

近日,我校资环学院“千人计划”专家胡水金教授团队在陆地表层碳氮过程与全球变化研究领域取得重要进展,成果以题为“Reconciling multiple impacts of nitrogen enrichment on soil carbon: plant, microbial, and geochemical controls”发表于生态学领域顶级期刊《Ecology Letters》(5年影响因子13.237)。这是继本月7日邹建文教授团队在该期刊上发表学术论文后,一个月内资环学院在该期刊上发表的第二篇论文。

土壤作为陆地生态系统最大的碳库,其表面土(0-20cm)有机碳含量相当于大气二氧化碳总量的两倍。因此, 土壤碳的微小变化可能直接影响大气二氧化碳浓度,进而影响全球气候变化。陆地生态系统碳氮循环存在着高度耦合的关系。人类活动(化石燃料的燃烧和大量氮肥施用)导致过量的活性矿物氮进入陆地生态系统,这些活性氮如何影响陆地生态系统碳循环是全球变化的热点问题。前人虽有大量研究,但结果差异很大,且内在的机制尚不明确。

该研究基于中科院内蒙古草原站十余年的长期定位试验,探讨氮素增加对植物与微生物以及陆地生态系统碳循环的影响,发现氮素增加不仅直接影响氮素可利用性,还通过硝化作用增加氢离子的释放和钙镁等离子的流失。这些过程导致土壤酸化, 减少土壤微生物生物量,抑制矿物与有机碳复合体的形成并降低其稳定性,从而限制土壤固碳能力。基于以上结果,胡水金教授团队综合化学氮素对植物、微生物和土壤地球化学的影响,提出了其影响土壤有机碳稳定性的新概念模型。评审专家认为,这一发现挑战有关矿物氮素如何影响土壤有机碳的现有认知,为全球变化背景下陆地生态系统碳氮循环研究提供了新思路。

该研究由南京农业大学与中科院植物所合作完成。南京农业大学是第一完成单位。我校资环院博士研究生叶成龙与植物所陈迪马副研究员为文章共同第一作者。胡水金教授与国家杰出青年科学基金获得者白永飞研究员为共同通讯作者。此外, 美国Iowa State University 助理教授Steven J. Hall也参与了此项工作。研究由科技部国家重点研发专项与国家自然科学基金的联合资助完成。

陆地表层碳氮过程与全球变化是我校农业资源与环境“双一流”建设学科的5个主干研究方向之一,也是生态学的交叉学科方向。胡水金教授长期从事植物-土壤微生物相互作用、土壤碳氮转化生态过程及其对全球环境变化的响应研究。近年来,他在参与北京大学方精云院士领导的中国陆地生态系统碳库动态研究领域取得重要成果,今年4月以我校为第一工作单位和共同作者的身份在美国国家科学院院刊PNAS上发表了两篇论文。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ele.13083

http://www.pnas.org/content/115/16/4015?etoc=

http://www.pnas.org/content/115/16/4045

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