STOTEN成果：长期施有机物料提高土壤微生物呼吸对环境变化扰动的脆弱性

近日，土壤生态学团队在Science of the Total Environment上发表题为“Long-term organic amendments increase the vulnerability of microbial respiration to environmental changes: evidence from field and laboratory studies”的研究论文，报道了长期有机物料施用如何调节旱地红壤微生物呼吸对干扰的响应，该研究结果有助于提升我们对气候变化背景下有机管理农田土壤碳排放的认识，为土壤生态系统管理提供指导依据。

 施用有机物料通常能够增强土壤微生物群落的活性，提高土壤生态系统经受外界环境变化的抵抗力，但这一趋势会受到生态系统类型、气候类型、管理方式、土壤性质如微生物群落特性及历史条件的影响。目前，尚不清楚有机物料施用对环境变化下低丘旱地红壤微生物呼吸稳定性的影响。考虑到气候变化日益加剧下红壤农田土壤生物群落和功能的脆弱性，开展土壤微生物呼吸稳定性的机理探究，有助于准确预测人类活动下该地区土壤碳排放的格局。

 针对室内模拟干扰条件与野外原位扰动条件可能对土壤产生截然不同的影响，本研究利用江西红壤所旱地长期定位施肥研究平台，同时设置田间环境波动试验和室内模拟环境变化的“干热”扰动试验，定期测定环境变化后土壤微生物活性相关的呼吸及分解功能（碳循环酶活性和微生物群落碳代谢）的影响。结果表明，环境变化下，有机物料提高土壤微生物分解功能的抵抗力，但是降低了土壤微生物呼吸的抵抗力，后者可能源自有机物料施用降低了土壤微生物群落对干热的生理耐受性（图1）。此外，研究还发现在田间和室内试验之间调控土壤微生物呼吸的关键因子差异，强调了室内培养试验不一定能够反映野外的土壤实际生态过程。总之，我们的研究补充了有关有机物料对土壤生态功能影响的认识，有机物料的长期施用虽然可能增加土壤有机碳总量水平，但土壤微生物群落生理生态性状及土壤其他环境条件的变化反而会降低其呼吸的脆弱性，说明愈加频发的极端气候可能会抵消我们有机农田管理的长期努力。同时，我们的研究也说明气候变化下农业生态系统碳收支预测工作的复杂性和艰巨性。

图1 田间和室内模拟环境变化对土壤微生物呼吸及其稳定性的影响

土壤生态学团队叶成龙副教授为第一作者，刘满强教授为通讯作者；胡水金教授、李大明研究员以及Bryan Griffiths教授参与指导。研究得到国家重点研发计划（2021YFD1700202）、国家自然科学基金（42177286, 32001181）和中央高校业务费（lzujbky-2022-ct04, KYXK202012）的共同资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170979    

编辑：叶成龙

校对：吴 迪

审核：刘满强

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