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国重室在陆地生态系统C:N:P化学计量对降水变化的响应方面取得新进展

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时间:2023-10-07  来源:水保所重点实验室文本大小:【 |  | 】  【打印

 

日,国重室上官周平研究员团队在陆地生态系统C:N:P化学计量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:


1 三种主要植被生态系统(林灌草)样点分布

(1)揭示了生态系统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)揭示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降水减少增加更加敏感,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。土壤微生物群落降水增加降水减少更加敏感,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未来气候变化情景下的生态系统碳循环提供理论参考。


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

 

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