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華南植物園研究發(fā)現(xiàn)海拔升高加劇熱帶森林土壤微生物缺磷
中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)與環(huán)境科學(xué)研究中心恢復(fù)生態(tài)學(xué)團隊聯(lián)合國內(nèi)外研究人員，近日系統(tǒng)揭示了熱帶森林土壤微生物代謝對磷元素的限制特征及其隨海拔變化的規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，熱帶森林土壤微生物普遍受到磷限制，且這種限制在高海拔區(qū)域顯著增強，相關(guān)成果發(fā)表在國際生態(tài)學(xué)期刊Soil Ecology Letters上。
研究團隊以廣東和海南三條典型熱帶森林海拔梯度為研究對象，覆蓋海拔范圍約100—1400米，通過測定土壤胞外酶活性及其化學(xué)計量關(guān)系，定量評估了微生物對碳、氮和磷的代謝限制格局。結(jié)果表明，在不同區(qū)域和植被類型下，土壤微生物代謝均呈現(xiàn)顯著的磷限制特征，且隨著海拔升高、溫度降低，微生物對磷的供需失衡程度進一步加劇;相比之下，微生物碳限制整體水平較低，且沿海拔梯度的變化趨勢并不一致。
進一步分析顯示，溫度是調(diào)控微生物代謝限制格局的主導(dǎo)環(huán)境因子。年均溫度降低不僅抑制了有機磷的釋放和礦物磷的風(fēng)化過程，還促使微生物將更多能量和碳投入到磷獲取相關(guān)酶的合成中，從而加劇高海拔區(qū)域的磷限制。同時，溫度對微生物碳限制表現(xiàn)出相反效應(yīng)，反映出微生物在碳與磷獲取之間的資源分配權(quán)衡。
研究人員指出，海拔梯度可作為評估氣候變化影響的重要“空間替代”。研究結(jié)果表明，在未來全球變暖背景下，熱帶森林土壤微生物磷限制可能在一定程度上得到緩解，但微生物碳限制存在增強的潛在風(fēng)險。這種地下養(yǎng)分限制格局的變化，可能進一步影響土壤有機碳的周轉(zhuǎn)過程及其長期穩(wěn)定性。
該研究深化了對熱帶森林地下微生物過程及其對氣候變化響應(yīng)機制的認識，為改進陸地碳循環(huán)模型、評估生態(tài)系統(tǒng)—氣候反饋關(guān)系，以及制定熱帶森林保護與管理策略提供了重要科學(xué)依據(jù)。
中國科學(xué)院華南植物園生態(tài)與環(huán)境科學(xué)研究中心博士后況露輝(已出站)為論文第一作者，劉占鋒研究員為通訊作者。相關(guān)研究得到國家自然科學(xué)基金資助。
圖. 鼎湖山(DHSBR)、蓮花山(LHSNR)和尖峰嶺(JFLNR)沿海拔梯度的土壤胞外酶活性(A–C)、酶化學(xué)計量比(D–F)及微生物養(yǎng)分限制特征(G–H)。數(shù)據(jù)為平均值 ± 標準誤(n = 5)。ns 表示差異不顯著;* 表示 p < 0.05;** 表示 p < 0.01;*** 表示 p < 0.001。BG，β-1,4-葡萄糖苷酶;NAG，β-N-乙酰葡萄糖胺苷酶;AP，酸性磷酸酶。向量長度表示微生物碳限制程度，向量角度表示微生物氮或磷限制。
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