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土壤微生物对气候变化条件下极端天气的功能响应
2024-11-25 阅读(181)
土壤对极端天气事件的响应在未来将会变得越来越重要，因为气候变化预计会发生更频繁和严重的洪水与干旱情况，使土壤多次经历干燥和湿润循环，这些极端事件将在全球变暖的背景下发生。变暖可能会增加土壤呼吸，增加从土壤到大气的二氧化碳通量，从而产生正反馈。了解土壤微生物群落对变暖的响应可以提高预测气候变化对土壤呼吸和生态过程影响的能力。
基于上述考虑，Adetunji等人设计了一个实验序列，用于研究升温和覆土作物条件下土壤微生物对干湿循环的响应及变化，相关过程和结果见下。
左图和中图为田间OTCs（Open Top Chambers），用于表层土壤升温；右图表示升温情况
轮作谷物包括冬小麦、冬大麦、冬燕麦，覆土作物包括对照组（无覆土作物）、荞麦、三叶草、油萝卜、向日葵以及这四种作物的混和物。
左图为对土壤样品进行干旱与再湿润重复处理；右图为实验设计及实验室干湿循环模拟土壤呼吸数据
如上图所示，在从所有地块采集的土壤中，更多的干/湿循环导致CO2通量的峰值更早，最大呼吸速率更高，累积的基质诱导呼吸更大。
左图，经过0、1、2、4或8个干湿循环后，未种植覆土作物（对照）、覆土作物单一栽培（荞麦、三叶草、萝卜和向日葵）或4种覆土作物混合物的土壤中累积的基质诱导微生物呼吸；右图，统计因素（变暖、覆土作物、混合和类型）对8个湿/干循环后累积基质诱导的微生物呼吸的影响
由左图可以看出变暖和覆土作物对累积呼吸没有显著影响，但覆土作物多样性（混合）和物种（类型）对每个周期的土壤都有显著影响。由右图可以看出与0个干湿循环相比，8个干湿循环后，变暖显著降低了累积呼吸增加的程度，然而，与0个干湿循环相比，覆土作物显著增加了8个重复干湿循环后累积呼吸增加的程度。
覆土作物使土壤pH值显著降低
* = p < 0.05; ** = p < 0.01; *** = p < 0.001
统计因素（变暖、覆盖作物、混合和类型）对土壤性质的影响，其中Extractable NO3-和Total Extractable N由流动分析仪得到
以上内容引自Adekanmbi, A. A. et al. Legacy of warming and cover crops on the response of soil microbial function to repeated drying and rewetting cycles. Preprint at https://doi.org/10.1101/2023.12.21.571204 (2023).
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