東北地理所在沼澤濕地墾殖對土壤有機碳動態(tài)和分子多樣性影響方面取得進展
土壤有機質(zhì)（SOM）的分子多樣性被認(rèn)為是影響土壤有機碳（SOC）積累的關(guān)鍵因素，而在土地利用變化過程中，隨著SOC含量的變化，SOM的分子多樣性也可能會發(fā)生變化。然而，自然濕地開墾前后SOM的分子多樣性與SOC之間的相關(guān)關(guān)系尚不清楚。
為此，本研究選擇了七組自然濕地-開墾濕地進行空間配對采樣。使用熱裂解-氣相色譜-質(zhì)譜評估了SOM的分子多樣性，并研究了驅(qū)動SOM分子多樣性變化的因素（包括微生物群落特征、酶活性、土壤碳礦化速率和土壤環(huán)境因素）。
結(jié)果表明，分子多樣性（Shannon和Richness）在天然濕地和稻田土壤中均隨著有機碳含量的增加而增加，而土壤碳礦化速率則隨著分子多樣性的增加而降低。這表明，即使在厭氧或者周期性厭氧的環(huán)境中，分子多樣性與有機碳之間的正相關(guān)關(guān)系也沒有脫鉤。因此，SOM的分子多樣性可以作為土壤碳庫可持續(xù)性的指標(biāo)。微生物生物量和酶活性特征是影響土壤碳動態(tài)和分子多樣性的重要因素。分子多樣性在濕地墾殖后隨著土壤有機碳的損失而降低。與天然濕地相比，水稻土壤中脂肪族和烷基化合物的相對比例下降，含氮化合物的相對比例增加。此外，盡管水稻土中存在較大比例的難降解碳（酚類和芳香族），但土壤碳礦化率卻在增加，分子多樣性在抑制土壤礦化率方面發(fā)揮了積極作用。我們的研究為理解開墾影響下的濕地土壤有機碳動態(tài)提供了一個基于分子多樣性的視角。
圖1 天然濕地和水稻田土壤有機質(zhì)分子多樣性的驅(qū)動因素
圖2 土壤有機質(zhì)分子多樣性與碳礦化速率的關(guān)系
圖3 本研究的概念圖。在濕地和水稻田土壤中，分子多樣性隨著土壤有機碳含量的增加而增加。此外，盡管稻田土壤中存在較大比例的難分解碳，但土壤碳礦化速率仍在增加。概念模型揭示了濕地開墾對土壤碳庫可持續(xù)管理的潛在風(fēng)險。
研究成果近期發(fā)表在土壤學(xué)國際期刊Soil & Tillage Research（中國科學(xué)院1區(qū)Top期刊）上。濕地生態(tài)系統(tǒng)管理學(xué)科組博士生尹曉雷為論文第一作者，鄒元春研究員為通訊作者。研究得到國家自然科學(xué)基金（42222102、42230516、42171107、W2412051）和吉林省科技廳（20230508089RC）資助。
論文信息：
Xiaolei Yin,Xiaofei Yu,Lei Qin,Ming Jiang,Xianguo Lu,Yuanchun Zou*. Reclamation leads to loss of soil organic carbon and molecular complexity: Evidence from natural to reclaimed wetlands. Soil & Tillage Research,2025,248,106436.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.still.2024.106436.
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