喜马拉雅南坡不同海拔土壤微生物残体对有机碳贡献的差异分析文献综述

 2022-04-05 21:45:19

  1. 研究背景

喜马拉雅山是中低纬度山地冰川分布最为密集的地区之一,但是随着全球气候变暖,喜马拉雅山脉的冰川正经历着快速消融退缩[2][4]。不少研究和报告都指出,在过去的几十年里,冰川已经失去1/4的冰,如果气候变暖继续持续下去,到本世纪末,喜马拉雅山脉三分之二以上的冰川可能会融化[1]。虽然这能够在一定程度上缓解淡水资源压力,但更多的是带来自然灾害和海平面的不断上升[5]。造成冰川消融的原因有很多,但是最主要的是气候变暖[2][3]

气候变暖主要是由温室气体CO2的排放造成的,因此对碳循环的研究十分重要。而土壤碳库是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,其中土壤有机碳(SOC)储量为1500 Pg,是陆地生物量的2.4倍,大气碳库的2倍[8][9]。土壤有机碳库储量的微小变化都会对大气二氧化碳浓度和气候变化产生巨大影响[7]。土壤有机碳在减少温室气体排放和缓解温室效应方面有着不可替代的作用。

土壤有机碳库包括土壤稳定性有机碳库和土壤不稳定性有机碳库,其中不稳定性有机碳库包括土壤微生物量碳(MBC)、土壤易氧化碳(ROC)、土壤溶解性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)、颗粒有机碳(POC)、生物可降解碳[10]。有研究表明,MBC是影响土壤有机碳变化的重要因素[8]。同时,变暖也会影响微生物对土壤有机碳的输入[12][28]。在这种背景下,研究微生物对土壤有机碳的贡献对推断土壤有机碳对环境变化的响应以及应对全球气候变暖具有重要意义。

  1. 国内外研究进展

1.土壤微生物对SOC研究进展

一般认为,土壤有机碳的来源有两种:植物凋落物和微生物残留物。近些年,随着对土壤有机碳的研究增多,越来越多的学者开始注意微生物在土壤有机碳固存中的作用。微生物储碳机制是“微生物碳泵”,具体是指微生物将易分解的有机碳转化到自身难分解的碳以残体的形式储存在各处[15]。房的研究表明微生物残留物和有机碳呈明显的正相关[16]。Kgel-knabner认为微生物残留物作为腐殖质形成的重要母质[11]。Sokol NW等人认为通过微生物途径进行的地下输入能够形成比地上输入更稳定的土壤碳[12]。同时,对MBC在SOC中的定性,不同学者有不同见解。余认为土壤微生物碳属于土壤有机碳中的不稳定碳[10],但是大多数学者在认为MBC是稳定土壤碳库的重要组成部分[13],是土壤与中最持久的有机碳[14]。针对微生物对SOC的贡献,Liang C等进行了定量的分析:微生物坏死物可能占总有机碳的23.6%-58.3%[14]。这些研究都表明了土壤微生物直接参与土壤有机碳的构成,并且对于土壤有机碳变化具有显著的影响。

2.影响土壤微生物对SOC贡献的因素

MBC作为SOC的重要组成部分,微小变化就能引起SOC的响应。通过研究影响因子可以在具体案例中对MBC进行调节使其发挥最大效应。

2.1外源输入

不同处理引起的MBC变化不同。霍的研究显示外源输入N、NP会引起MBC微量增长,NPK和有机肥会使MBC大量增长,其中外源输入有机肥会使MBC增至原来的五倍[17]。杨的研究也证实了这个,同时他对不同微生物种类对外源输入物质的响应进行了分析[18]

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