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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(duì)依托山西省右玉縣黃土高原草地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，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(duì)氮輸入的響應(yīng)。此項(xiàng)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(dòng)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(guó)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(wú)機(jī)氮是影響土壤甲烷氧化菌活動(dòng)的重要因素，但有關(guān)鹽漬化土壤甲烷通量過程對(duì)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(duì)氮輸入的響應(yīng)模式與機(jī)制尚不明確。

王常慧團(tuán)隊(duì)2017年開始在山西右玉農(nóng)牧交錯(cuò)帶鹽漬化草地進(jìn)行了長(zhǎng)期的野外控制實(shí)驗(yàn)研究，建立了多個(gè)全球變化試驗(yàn)平臺(tái)。本研究依托不同水平氮添加試驗(yàn)，對(duì)8個(gè)氮添加水平下3個(gè)生長(zhǎng)季鹽漬化草地甲烷通量及其潛在影響因子進(jìn)行監(jiān)測(cè)。發(fā)現(xiàn)鹽漬化草地是弱的大氣甲烷匯，生長(zhǎng)季甲烷吸收速率在每平米3.30—16.27微克/小時(shí)，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(zhǎng)期以來(lái)被忽視。但該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)植物群落特征和根系動(dòng)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(duì)推斷植物群落變化調(diào)控草地甲烷吸收對(duì)氮輸入的響應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)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(wú)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(duì)土壤微環(huán)境及甲烷氧化菌的影響。

關(guān)鍵詞： 甲烷氧化 植物群落 非根際土壤 功能基因 吸收速率