文章题目:An integrated fast–slow plant and nematode economics spectrum predicts soil organic carbon dynamics during natural restoration
期刊:New Phytologist
影响因子:8.3
发表时间:2024.10
关键词:碳循环;经济谱;功能性状;植物-土壤生物相互作用
参考文献:Zhang C, Zhu T, Nielsen UN, Wright IJ, Li N, Chen X, Liu M. An integrated fast-slow plant and nematode economics spectrum predicts soil organic carbon dynamics during natural restoration. New Phytol. 2024 Oct 4.
DOI: https://doi.org/10.1111/nph.20166
研究背景:
l许多生态系统因气候变化和人类活动而遭受碳损失,这改变了关键的生态系统服务。
l提高土壤碳含量以恢复多重生态系统服务成为生态学中的一个核心和长期主题。
l自然恢复是一种广泛实施的恢复策略,不仅支持生物多样性保护,还有助于重建地上和地下的碳库。
l然而,自然和功能良好的生态系统的恢复是一个长期过程,依赖于社区不同组成部分之间的相互作用。
研究目的:
l探索在自然恢复过程中,植物和线虫特征的综合考虑是否能比单独考虑植物或线虫特征更好地解释土壤有机碳(SOC)动态。
l研究植物和线虫在快速-慢速经济谱上的协调关系,以及这种协调如何与SOC动态相关。
l评估这种协调关系是否可作为监测和评估恢复轨迹的有价值工具,为恢复实践提供基于性状的评估。
科学问题:
1)植物和线虫在快速-慢速经济谱上的性状是否会呈现出协调变化?
2)综合考虑植物和线虫的快速-慢速经济谱是否能解释更多的SOC变异,而不是单独考虑任一组?
3)综合的快速-慢速植物和线虫经济谱是否通过调节微生物特征(如微生物碳利用效率和微生物生物量)来预测SOC动态?
图1. 植物和土壤线虫在自然恢复过程中从先锋阶段的快速策略到顶点阶段的慢速策略的恢复轨迹概念图,以及植物-线虫协调与土壤有机碳(SOC)之间预期联系的模型。
研究结果:
1)研究发现,植物和线虫在快速-慢速经济谱上呈现出协调变化,从先锋阶段的快速策略转变为顶点阶段的慢速策略,与SOC动态的增强相对应。
2)综合考虑植物和线虫的快速-慢速经济谱比单独考虑任一组更能解释SOC的变异。
3)结构方程模型揭示了综合快速-慢速经济谱通过调节微生物特征(包括微生物碳利用效率和微生物生物量)来影响SOC。
4)研究结果证实了植物-线虫特征协调在调节生态系统碳循环中的关键作用,并强调了在全球变化情景下将地下特征纳入生物地球化学循环的价值。
图2. 自然恢复的不同阶段(先锋、早期、中期和顶点阶段)植物和线虫性状的分布情况。
图3.植物性状(a)、线虫性状(b)以及综合植物和线虫性状(c)在不同恢复阶段的主成分分析(PCA)结果
图4. 自然恢复的不同阶段微生物碳利用效率(CUE)、微生物生物量和土壤有机碳(SOC)的变化
图5. 预测微生物CUE、微生物生物量和SOC的预测因子的相对重要性
图6. 植物经济谱(PES)、线虫经济谱(NES)及其联合效应对微生物CUE、微生物生物量和SOC解释变异的方差分析
图7.结构方程模型(SEM),评估综合植物和线虫快速-慢速谱对SOC的直接和间接效应