CATENA: 沙坡头站揭示生物土壤结皮固氮酶活性对降雨变化的响应

作者:沙坡头站  更新时间:2022-04-07

生物土壤结皮(BSC)广泛分布于干旱荒漠区,它们在生态系统中具有多种功能。虽然BSC是荒漠生态系统氮素的主要贡献者,但关于BSC的固氮酶活性如何响应气候变化(尤其是降雨量和降雨频率的变化)尚不清楚。

中科院沙坡头站研究团队基于长期的降雨监测和预测情景,研究了不同降雨量和降雨频率组合模式对裸沙地和以蓝藻和藓类为主的结皮土壤(三种土壤类型)的固氮酶活性的影响。研究发现,降雨频率减少或降雨量增加(湿润模式)时,BSC覆盖土壤的固氮酶活性将会提高。在降雨频率增加或降雨量减少(干旱模式)时,三种被测土壤的固氮酶活性与土壤含水量密切相关,而在降雨频率减少或降雨量增加 (湿润模式)时,固氮酶活性与土壤含水量无显著关系。此外,在湿润模式下,BSC的NA高于裸土,而干旱模式下裸沙土的NA高于BSC。干旱模式下相对于蓝藻为主的BSC,以藓类为主的BSC有较高的NA,而在湿润模式下蓝藻为主的BSC比藓类为主的BSC有较高的NA。裸沙土和藓类为主的结皮土壤NA均与微生物生物量C呈正相关,而蓝藻覆盖土壤的NA与土壤含水量和可氧化C呈正相关。

这些结果表明,降雨格局的持续变化将强烈影响着干旱荒漠地区BSC和裸土的NA含量,从而改变荒漠系统土壤肥力和初级生产力,进而影响着荒漠生态系统功能的可持续性。

该研究成果以“Response of biocrust nitrogenase activity to thevariation of rainfall regime in the Tengger Desert, northern China ”为题发表于农林科学领域TOP期刊CATENA上。博士研究生漆婧华为论文第一作者,李新荣研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(32061123006和41621001)的资助。

全文链接:
https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106093


图1 不同降雨量下裸沙和两类结皮的土壤含水量(a-c)和固氮酶活性(d-f)

图2 不同降雨频率下裸沙和两类结皮的土壤含水量(a-c)和固氮酶活性(d-f)

图3 不同降雨量和降雨频率下裸沙和两类结皮的固氮酶活性

图4 不同降雨条件下裸沙和两类结皮固氮酶活性的差异

图5 不同降雨量下裸沙和两类结皮的固氮酶活性与土壤参数的相关分析

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