土壤有機碳礦化的調節閥學說與驗證

《土壤有機碳礦化的調節閥學說與驗證》是依託浙江大學，由Philip C·Brookes擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：土壤有機碳礦化的調節閥學說與驗證
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：Philip C·Brookes
• 項目類別：面上項目

項目摘要

土壤有機碳礦化是地球上所有生物賴以生存的關鍵過程，正確了解土壤有機碳礦化過程與作用機制具有重要意義。學界普遍認為土壤有機碳礦化速率受土壤微生物活性控制，然而該理論無法解釋土壤經氯仿熏蒸殺死大量微生物後仍以相同速率持續礦化這一矛盾現象，對此，國際上提出一種 調節閥新學說（Regulatory Gate Hypothesis），認為土壤有機碳礦化包括非生物可利用有機碳向生物可利用有機碳的轉化過程（K1）及生物可利用碳的微生物直接礦化過程（K2），但是，調節閥學說是否成立目前仍沒有定論。因此，本項目將從土壤有機碳的非生物釋放規律、熏蒸土壤微生物群落變化、土壤擾動和植物種植對生物與非生物碳釋放的影響等方面深入研究，為證明或否證土壤有機碳礦化過程調節閥學說提供科學證據，研究結果將修正土壤有機碳礦化現有相關知識理論，有助於探明土壤有機碳與全球變暖互動作用等土壤複雜生物化學過程。

結題摘要

土壤有機碳礦化是地球碳循環的關鍵過程，正確了解土壤有機碳礦化過程與作用機制具有重要意義。學界普遍認為土壤有機碳礦化速率受土壤微生物活性控制，然而該理論無法解釋氯仿熏蒸土壤中有機質礦化速率與不熏蒸土壤中有機質礦化速率一致的現象。有機質礦化的“調節閥”假說（Regulatory Gate Hypothesis）認為土壤有機碳礦化包括生物不可利用有機碳向生物可利用有機碳的轉化過程（K1）及生物可利用碳的微生物礦化過程（K2），本項目”研究了土壤中ATP-微生物量的相關性、土壤有機碳礦化的非生物影響因素、熏蒸土壤微生物群落結構變化及熏蒸-梯度接種土壤中有機質礦化、微生物群落變化及其相關性。實驗結果表明，好氧土壤中，微生物ATP含量與微生物量碳的比值關係較為穩定（7.9±2.24 μmol ATP g-1 SMBC），且不會隨底物而變化；土壤在無菌條件下仍能以穩定、較低的速度產生DOC；熏蒸土壤土壤有機質礦化速率與土壤微生物大小、活性、群落結構不呈正相關關係，但前者受到物理擾動的影響；土壤熏蒸後微生物群落結構發生變化，對其接種新鮮土壤可加快土壤微生物在後期培養過程的恢復。實驗結果為驗證土壤有機質礦化的“調節閥”假說提供科學證據，深化對土壤有機碳礦化規律的認知，為土壤溫室氣體排放和全球變暖過程控制提供理論基礎。