東北地理所在氣候變化影響土壤有機磷礦化方面取得進展
土壤有機質富含大量的有機磷素，土壤有機碳的礦化對磷素循環具有重要影響。大氣CO2濃度和溫度升高改變光合碳向土壤中的輸送，刺激土壤微生物活性，加速土壤有機質的分解，可能釋放更多的磷（P）進入土壤。然而，關于氣候變化條件下有機碳分解與土壤磷礦化的關系仍不清楚。因此，研究氣候變化背景下磷素轉化的影響以及相關功能微生物過程對應對氣候變化的農田土壤健康和養分管理至關重要。
中國科學院東北地理所農田分子生態學科組研究人員，利用開頂式氣候室（OTC）模擬大氣CO2濃度和溫度升高，利用13C示蹤技術來區別土壤呼吸來源植物碳和土壤碳，解析大豆生育期間的土壤呼吸、磷轉化以及相關功能基因豐度，旨在探究氣候變化引發的根際激發效應與土壤磷素轉化的關聯，最終明確土壤微生物功能在碳磷協同轉化中的作用。
研究發現，大氣CO2濃度和溫度升高使碳激發效應提高43%、NaHCO3可提取有機磷（NaHCO3-Po）減少了33%。NaHCO3-Po與磷酸酶活性和微生物量碳呈負相關關系，CO2濃度升高和溫度升高增加了土壤碳降解基因（abfA和ManB）和P礦化基因（gcd、phoC和phnK）的豐度（圖1），促進了土壤有機質的降解和有機磷的礦化。研究結果說明在大氣CO2濃度和溫度升高條件下，植物根際光合碳的輸入刺激了土壤有機碳和有機磷礦化的微生物種群及其代謝功能，揭示了在氣候變化條件下微生物對植物光合碳的響應可能會加速土壤碳和磷的耦合循環。
圖1 氣候變化產生的碳激發效應對土壤磷轉化的影響
相關成果近期發表在國際環境領域主流期刊《Science of the Total Environment》上，中國科學院東北地理所博士生郭麗麗為論文第一作者，金劍研究員為通訊作者。研究成果得到黑龍江省自然科學基金重點項目（ZD2021D001）和中國科學院戰略先導項目（XDA28020201）聯合資助。
論文信息：Lili Guo, Zhenhua Yu, Yansheng Li, Zhihuang Xie, Guanghua Wang, Junjie Liu, Xiaojing Hu, Junjiang Wu, Xiaobing Liu, Jian Jin*. Stimulation of primed carbon under climate change corresponds with phosphorus mineralization in the rhizosphere of soybean. Science of the Total Environment, 2023, 899, 165580.
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