科研进展

华南植物园在土壤微生物对温湿度交互变化的响应研究获进展

  

  土壤生态过程对环境变化如温度和湿度的响应研究已很多,但我们对调控这些过程的土壤微生物群落组成对温度和湿度的响应行为的认识还十分薄弱。理解土壤微生物群落对土壤温度和湿度的变化的响应规律也是准确模拟土壤温室气体排放过程、氮磷周转过程的生物学基础,是改进全球气候和陆面模型模拟不确定性的一个重要方面。 

  中国科学院华南植物园博士毕业生周伟平和申卫军研究员等科研人员开展了一项全因子设计的室内培养实验(图1),研究温度(10, 17, 24, 31和38 ℃)和湿度(20, 40, 60, 80和100% 田间持水量)的单因子效应以及交互效应对磷脂脂肪酸法(PLFA)测定的土壤微生物群落组成的影响。 

  研究结果显示,温度和湿度的单因子效应显著影响几乎所有选定的特征脂肪酸,包括真菌、细菌、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、放线菌以及细菌胁迫指数。尽管真菌和细菌的比值(F/B)以及革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的比值(G+/G-)均随着温度的升高而增加,但温度和湿度的交互作用对它们的影响不显著。总的来说,较高温度下真菌特征脂肪酸的含量较低,湿度变化并没有改变真菌特征脂肪酸的含量。相反,细菌特征脂肪酸的含量在较高温度(图2)和中等湿度水平下较高。虽然培养实验过程中我们控制了温度和湿度,但处理和处理引起的土壤理化性质的变化(可溶性有机碳DOC和无机氮ION)只解释了选定的特征脂肪酸变异的18%,其中温度效应的贡献最大(12%)。群落组成变量(真菌、细菌和F/B)和土壤理化性质之间显著相关,表明温度和湿度通过改变土壤底物可利用性间接影响土壤微生物群落组成。我们的研究启在未来全球变暖背景下,南亚热带森林土壤微生物细菌群落的将更为占优,尤其在湿季水分条件比较好的情况下。 

  相关研究得到国家自然科学基金,“广东特支计划”百千万工程领军人才,国家重点研究发展计划等资助。研究结果已近期在线发表在European Journal of Soil Science(IF=3.475)。

  论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ejss.12488/full 

1. 温湿度对土壤微生物群落PLFA影响室内培养实验

2. 土壤微生物群落对温度变化的响应