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科技日報實習(xí)記者 韓榮
1月9日，記者從山西農(nóng)業(yè)大學(xué)處獲悉，該校草業(yè)學(xué)院王常慧教授團(tuán)隊依托山西省右玉縣黃土高原草地生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站長期實驗平臺，研究發(fā)現(xiàn)鹽漬化草地植物群落變化可通過根際效應(yīng)調(diào)控甲烷吸收對氮輸入的響應(yīng)。此項研究分析了晉北鹽漬化草地甲烷通量響應(yīng)氮輸入增加的模式及其機(jī)制，揭示了根際效應(yīng)是植物群落變化影響土壤甲烷氧化菌活動的媒介，在鹽漬化土壤甲烷氧化的生物學(xué)機(jī)制上取得了突破。相關(guān)成果近日發(fā)表于《國際土壤科學(xué)雜志》。
甲烷是僅次于二氧化碳的第二大溫室氣體，土壤中的甲烷氧化菌消耗甲烷是降低大氣甲烷濃度的重要途徑。大量研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的無機(jī)氮是影響土壤甲烷氧化菌活動的重要因素，但有關(guān)鹽漬化土壤甲烷通量過程對不同水平氮添加的研究還很缺乏，導(dǎo)致鹽漬化土壤甲烷通量對氮輸入的響應(yīng)模式與機(jī)制尚不明確。
王常慧團(tuán)隊2017年開始在山西右玉農(nóng)牧交錯帶鹽漬化草地進(jìn)行了長期的野外控制實驗研究，建立了多個全球變化試驗平臺。本研究依托不同水平氮添加試驗，對8個氮添加水平下3個生長季鹽漬化草地甲烷通量及其潛在影響因子進(jìn)行監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)鹽漬化草地是弱的大氣甲烷匯，生長季甲烷吸收速率在每平米3.30—16.27微克/小時，且隨氮輸入量增加，草地甲烷吸收速率呈現(xiàn)單峰型響應(yīng)模式。由于甲烷氧化菌多數(shù)為自養(yǎng)型細(xì)菌，其與植物之間的關(guān)系長期以來被忽視。但該項研究發(fā)現(xiàn)植物群落特征和根系動態(tài)參與調(diào)控鹽漬化草地甲烷吸收，即鹽漬化草地甲烷吸收在低氮輸入下，受地上生產(chǎn)力變化的調(diào)控；而在高氮輸入下則由植物群落多樣性變化調(diào)控。
根據(jù)以上結(jié)果，王常慧團(tuán)隊推斷植物群落變化調(diào)控草地甲烷吸收對氮輸入的響應(yīng)的關(guān)鍵點在于根際效應(yīng)，因此采集了根際和非根際土壤樣品進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)根際土壤酸堿度（pH值）顯著低于非根際土壤，而可利用氮的含量顯著高于非根際；在低氮輸入情境下，根際土壤甲烷氧化菌（pmoA功能基因豐度）顯著高于非根際土壤，而在高氮添加情境下根際與非根際土壤的甲烷氧化菌功能基因豐度無顯著差異，表明植物參與調(diào)控甲烷吸收的機(jī)制是根際效應(yīng)對土壤微環(huán)境及甲烷氧化菌的影響。
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