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PS9000 | 高寒泥炭地微生物CAZymes基因和凈CO2交換對5年連續(xù)極端干旱事件的非同步響應(yīng)

來源:北京理加聯(lián)合科技有限公司   2023年05月25日 18:27  

高寒泥炭地是一種獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng),,主要分布在高緯度地區(qū),如北極和高山地帶。它們通常是由厚厚的腐殖質(zhì)層覆蓋的濕地,,其中含有大量的泥炭和水。

高寒泥炭地是凈CO2交換的重要場所,,對于全球氣候變化的響應(yīng)非常敏感,。然而,由于極端干旱的氣候條件,,高寒泥炭地面臨著許多挑戰(zhàn),,其生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響。

干旱事件下,,高寒泥炭地會如何變化,?接下來我們來了解一篇相關(guān)論文。

 

高寒泥炭地微生物CAZymes基因和凈CO2交換對5年連續(xù)干旱事件的非同步響應(yīng)

PS9000 | 高寒泥炭地微生物CAZymes基因和凈CO2交換對5年連續(xù)<span class=

 

全球氣候模型預(yù)測,未來極干旱事件頻率會增加,。極干旱會嚴(yán)重影響陸地碳(C)庫,、碳通量及碳循環(huán)過程,尤其會顯著降低陸地生態(tài)系統(tǒng)C匯強(qiáng)度,,甚至將其轉(zhuǎn)化為C源,。泥炭地?fù)碛芯薮蟮奶純α浚谟行Ь徑鉁厥倚?yīng),,應(yīng)對氣候變化方面發(fā)揮著重要作用,。但干旱會加速泥炭地土壤有機(jī)碳分解,增加碳排放,,形成正反饋效應(yīng),。然而,關(guān)于未來不斷增加的極干旱事件下凈生態(tài)系統(tǒng)交換(NEE)變化及參與土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)分解的微生物碳水化合物活性酶(CAZymes)的功能基因尚不清楚,。

基于此,,中國林業(yè)科學(xué)研究院濕地與氣候變化研究團(tuán)隊以青藏高原東部若爾蓋國家極自然保護(hù)區(qū)高寒泥炭地(33°47′56.61′′ N,102°57′28.43′′ E,,3430 m.a.s.l.)為研究區(qū)域,,依托模擬極干旱的野外控制實驗平臺,通過宏基因組測序技術(shù),、不同CO2通量組分的原位監(jiān)測和室內(nèi)試驗相結(jié)合,,旨在解決以下問題: (1)確定極干旱處理下高寒泥炭地NEE的變化;(2)表征參與SOM分解的微生物CAZymes功能基因及分類群以及(3)評估土壤微生物有機(jī)質(zhì)分解在調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)CO2匯功能中的貢獻(xiàn),。

作者于2019年6月18日至9月25日測量了NEE和生態(tài)系統(tǒng)呼吸(Re),,并利用PS-9000便攜式土壤碳通量自動測量系統(tǒng)(北京理加聯(lián)合科技有限公司)測量了總土壤呼吸(Rs)和微生物呼吸(Rm)。每次極干旱事件結(jié)束后,,收集0-10 cm,、10-20 cm和20-30 cm土壤,進(jìn)行生化分析,,包括總氮(TN),、土壤有機(jī)碳(SOC)、溶解有機(jī)碳(DOC),、土壤體積含水量(SWC),、硝酸鹽(NO3-)、銨鹽(NH4+)和微生物生物量碳(MBC),。此外,,還進(jìn)行了土壤樣品的DNA提取、測序文庫構(gòu)建及宏基因組測序,。

 

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【結(jié)果】

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圖2 2019年不同時期干旱對NEE的影響,。A生長季早期干旱事件,;B生長季中期干旱事件;C生長季后期干旱事件,。

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圖3 NEE與水熱因子的Pearson相關(guān)系數(shù)(n = 108),。

 

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圖4 不同時期干旱后微生物(細(xì)菌和真菌)門對SOM分解微生物酶基因的貢獻(xiàn)。

【結(jié)論】

在經(jīng)歷連續(xù)5年極干旱事件后,,生長季早期和中期極干旱事件使泥炭地NEE分別平均下降48%和26% ,。在早、中期極干旱事件發(fā)生后,,參與SOM分解的微生物CAZymes功能基因豐度均呈下降趨勢,,而在后期呈上升趨勢,。參與這些分解基因的微生物群落主要來自變形菌門和放線菌門,。研究指出NEE變化主要受到土壤水熱因子和生態(tài)系統(tǒng)總初級生產(chǎn)力(GPP)的影響,與SOM酶分解基因相關(guān)性較弱,。而土壤微生物呼吸與參與易降解碳分解的微生物CAZymes功能基因呈顯著正相關(guān),。這一重要發(fā)現(xiàn)增進(jìn)了人們對高寒泥炭地SOM的微生物分解潛力和生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能對極干旱事件響應(yīng)的理解,強(qiáng)調(diào)了泥炭地生態(tài)系統(tǒng)不同層級之間CO2通量變化的復(fù)雜性,,為準(zhǔn)確預(yù)測高寒泥炭地碳-氣候變化反饋提供了重要的科學(xué)依據(jù),。

 

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