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植物所凋落物光降解研究獲進展

    時間:2015-07-21 字體大小[]

      隨著全球經濟飛速發展,人類活動不斷向大氣中排放大量顆粒物,導致大氣氣溶膠含量大幅度上升。大氣氣溶膠粒子能夠吸收、散射太陽輻射,改變到達地球表面的太陽輻射量,太陽輻射的這些變化會顯著地改變陸地生態系統的生物地球化學循環過程。以往關于太陽輻射變化的研究主要集中于其對植物光合作用以及植被生產力的影響,而對輻射變化如何影響地下碳氮循環的關注較少。中國科學院植物研究所劉玲莉研究組通過控制實驗和數據整合相結合的方法,發現紫外線(UV)輻射會顯著加速陸地生態系統中凋落物的分解,并且這種促進效應主要是通過增加凋落物的可降解性,進而促進生物降解。 

      研究人員首先通過控制實驗,對凋落物進行了兩個不同水平的UV輻射處理。經過195UV處理后發現,在土壤微生物存在的情況下,高UV輻射顯著加速了凋落物的分解。而在沒有土壤微生物存在的情況下,UV輻射對凋落物的降解沒有顯著影響。為了驗證UV輻射是否增加了凋落物的可降解性,從而加速了凋落物的生物降解,研究人員將UV輻射處理后的凋落物與風干土混合后接種微生物進行培養。結果發現,UV輻射處理時間越長的凋落物,其可溶性有機碳含量越高,培養時累積釋放的二氧化碳量也越高,即UV輻射使得凋落物的可降解性增加。 

      為了進一步驗證這種現象是否具有普適性,研究人員通過數據整合分析的方法,將現有關于凋落物光降解的研究進行整合分析,比較了非生物光降解過程和微生物參與的光降解過程中凋落物的化學組成及降解速率的差異。結果驗證了室內培養實驗的結論,即紫外線輻射量的增加會顯著地加速陸地生態系統中凋落物的分解速率,并且這種促進效應主要是通過增加凋落物的可降解性,進而促進生物降解。 

      此項研究揭示了凋落物降解過程中非生物光降解與微生物降解的交互作用,有助于全面理解輻射變化對陸地生態系統碳循環的影響。 

      研究成果已發表于Global Change Biologydoi: 10.1111/gcb.12812)。研究得到了國家重點基礎研究發展計劃(2013CB956304, 2014CB954003)、國家自然科學基金(13263A1001)和國家青年千人計劃項目的資助。 

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