微生物在土壤有機(jī)質(zhì)的形成和周轉(zhuǎn)中扮演重要角色，其死亡后的殘留物是土壤有機(jī)氮的重要貢獻(xiàn)者。然而目前為止，土壤微生物殘留物氮的形成、周轉(zhuǎn)和穩(wěn)定的控制機(jī)制仍不明確，全球變暖是否通過影響微生物殘留物的動(dòng)態(tài)而影響土壤有機(jī)質(zhì)的周轉(zhuǎn)還有待研究。
基于此，中國科學(xué)院沈陽生態(tài)所生物地球化學(xué)組以長白山溫帶森林土壤為研究對(duì)象，利用微生物純培養(yǎng)法從土壤中篩選出細(xì)菌和真菌數(shù)株，利用含有高豐度氮同位素的培養(yǎng)基對(duì)微生物進(jìn)行培養(yǎng)并獲得微生物殘留物，之后進(jìn)行不同溫度條件下的微生物殘留物室內(nèi)分解實(shí)驗(yàn)。
研究發(fā)現(xiàn)：1）盡管細(xì)菌和真菌殘留物的化學(xué)成分不同，但其殘?bào)w氮的礦化速率沒有明顯差異；增溫條件下，微生物的生長和死亡殘留物形成速率高于殘留物的分解速率，使得土壤中微生物殘留物氮的積累不斷增加；2）大部分殘留物的15N出現(xiàn)在礦物有機(jī)物復(fù)合體中，表明殘留物氮在土壤中保持穩(wěn)定的主要因素是礦物保護(hù)而不是殘留物自身質(zhì)量。這項(xiàng)研究揭示了增溫條件下微生物殘留物氮在土壤中的分解和穩(wěn)定過程，為更準(zhǔn)確地預(yù)測未來全球變化情景下SOM的響應(yīng)提供數(shù)據(jù)支持及理論基礎(chǔ)。
研究成果以“Elevated temperature increases the accumulation of microbial necromass nitrogen in soil via increasing microbial turnover”為題發(fā)表在Global Change Biology期刊上。沈陽生態(tài)所生物地球化學(xué)組博士生王旭為第一作者，王超副研究員和白娥研究員為共同通訊作者。該研究得到中科院0-1原創(chuàng)項(xiàng)目、國家自然基金委重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院青年促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目（王超）和國家自然基金委優(yōu)秀青年項(xiàng)目（白娥）的支持。
圖1. 不同培養(yǎng)溫度條件下微生物殘留物15N回收率隨時(shí)間的變化
圖2. 微生物殘留物氮在土壤中分解后的主要去向
圖3. 模型模擬新形成微生物殘留物15N回收率隨時(shí)間的變化以及微生物殘留物15N在顆粒有機(jī)物和礦物有機(jī)物復(fù)合體組分回收率隨時(shí)間的變化
