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                植物所科研人員在揭示土壤有機質分解的溫度敏感性及其機制方面取得新進展
                日期:2022-05-05 發布人: 】【打印 關閉

                        土壤有機質分解的溫度敏感性(Q10)是全球碳循環模型中的重要參數。以往研究證明,底物質量控制有機質分解的內在溫度敏感性,而環境因子(如物理保護和礦物吸附等)會通過降低底物濃度來減弱有機質分解的表觀溫度敏感性。但目前對於Q10的抑制作用還未〗被量化。

                  彩神ll手机版下载理事、中科院植物所韓興國研究組基於米曼氏方程(Michelis-Menten Equation)進行數據模擬,發現在假定底物濃度不隨溫度變化的前提下,酶促反應的Q10與底物濃度對數遵循邏輯斯蒂函數非線性變化,但這種變化趨勢需要底物濃度範圍足夠大才能展現。研究人員通過對內蒙古第四紀古土壤序列(距今500 - 6900年)的物理保護、化學組□成等進行分析,發現其碳可利用性隨土壤年齡快速下降。室內培養實驗發現Q10隨土壤年齡呈現非線性下∮降,直至1150年之後Q10保持不變。層次分割結果表明碳可利用性是導致Q10隨土壤年齡非線性下降最主要的解釋變量,且碳可利用性下降的主要原因來自於土壤有機質的物理保護和礦物吸附作用。研究人員通過主成分分析整合出一個碳可利用性指數並重現了理論模擬中Q10和底物濃度的非線性關系。通過微生物接種和13C-葡萄糖添加實驗也進一步證明,物理保護和礦物吸附作用導致的碳可利用性的降低抑制了Q10。但另外一項培養實驗結果表明,在現代土壤中Q10隨活化能指數增長,這表明土壤有機質的質量只有在底物有效性相對較高時才會調控Q10。

                  該研究結果表明在土壤有機質分解的溫度敏感性依賴於底物濃度的範圍,只有當底物濃度超過臨界值時,底物質量會成為Q10的主要控制因子☆。研究為當前關於土壤溫度敏感性報道的相關爭論提供了理論依據。

                  該成果於4月2日在線發表於國際學術期刊Global Change Biology上。植物所博士研究生蘇姣為論文第一作者,魏存爭助理研究員為通訊作者,澳大利亞、德國、西班牙、河北大學√的合作者參與了該研究。研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目的資助。

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                底物濃度和質量調控土壤有機質●分解溫度敏感性的概念圖 

                 

                 

                文章來源:中國科學院植物研究所

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