文章信息
题目原名：Plant carbon inputs through shoot, root, and mycorrhizal pathways affect soil organic carbon turnover differently
题目译名：植物通过地上、根系和菌根途径输入的碳对土壤有机碳周转的影响不同
期刊名称：Soil Biology and Biochemistry
2024年影响因子：9.8
中科院分区：一区
发表时间：2021
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文章摘要
通过茎叶、根和相关的菌根真菌输入的植物碳 （C） 是土壤有机碳 （SOC） 库存和周转的重要驱动因素。通过这些途径向土壤输入的植物C的数量和比例都会受到土壤肥力的影响。然而，我们对不同土壤肥力下植物C输入的不同途径如何促进SOC循环知之甚少。通过在C3土壤中种植C4草Cleistogenes squarrosa，我们量化了温带草原不同肥力下茎叶、根和丛枝菌根真菌 （AMF） 对SOC周转的贡献。我们为期四年的田间试验表明，肥力较高的土壤封存了更多的茎叶、根和AMF衍生的C，这主要是由更大的土壤微生物生物量驱动的。无论土壤肥力如何，根系对新土壤有机碳形成的贡献最大（44%），而地上部 （28%） 和AMF（28%） 的贡献相似但较低。我们发现，根和AMF诱导的正启动效应在更肥沃的土壤中更大，这主要分别与更多的根和AMF衍生的C有关。在所有土壤肥力水平中，根系途径通过启动效应对新SOC积累和天然SOC损失产生相同影响，因此不会导致净SOC变化。然而，AMF通路诱导的引发效应在各处理中比根通路高60%。相对于AMF诱导的新SOC积累，不成比例的大启动效应导致SOC净损失，尤其是在肥力较高的土壤中。总体而言，我们证明了通过茎叶、根和菌根途径的植物C输入对SOC周转有不同的影响。我们的定量估计对于更准确地模拟土壤中可以封存多少植物来源的C以及促进我们对全球变化下未来SOC动态的理解应该很有价值。
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试验设计
我们利用土壤剖面上肥力的自然差异来创建具有不同土壤肥力的地块。2013年3月，我们建立了24个地块，每个地块为2 m×2 m，相邻地块之间有2 m的缓冲区。我们随机选择了16个样地，取出0-15 cm和15-30 cm的土壤，将它们汇集成两个单独的土堆。对于其余8个样地，取出0至30 cm深的土壤并汇集到第三个土堆中。然后，我们使用地下30厘米、地上20厘米的PVC板对挖掘出的地块进行围栏。来自同一层的每个土堆都经过均质化并通过4毫米的网筛，以去除粗碎和可见的植物材料。SOC、N、磷（P）和淤泥和粘土含量、可交换的碱阳离子和持水能力在0-15厘米、0-30厘米和15-30厘米的土桩中显著下降。2013年5月初，我们在所有24个地块上播种了当地C4草Cleistogenes squarrosa的种子。因为那一年植物长得不好，我们在2014年4月进行了第二次播种，并成功建立了种植实验。在实验期间，所有其他植物物种均从小区中手动去除。对于每个土壤肥力水平，我们随机选择4个样地，并在每年7月以4 g N m 2 yr 1的速率添加 （NH4）2SO4。将肥料溶于2 L蒸馏水中，每年均匀喷洒在每个N添加地块的地面上。每个环境地块接受相同体积 （2 L） 的水，没有肥料。应用额外的氮输入来探索创建的L/M/H肥力处理对植物C输入对SOC周转的影响是否主要由土壤氮的差异驱动。
为了对来自芽、根和AMF的C输入进行分区，2013年4月在每个样地中设置了三种类型的向内生长核心，一个具有2 mm网片，允许根和真菌菌丝体渗透（“根可及”），一个具有40μm网片，抑制根向内生长，但允许菌丝体渗透（“根排除”），一个具有1μm网片，抑制根和菌丝体向内生长（“AMF排除”）。通过将网状衬里的PVC环（直径5厘米，长度15厘米）插入上层土壤层（0-15厘米）来实现向内生长的芯，从中去除PVC环的大窗口（~80%的表面积）。岩芯填充了相同的天然C3土壤。在实验期间，我们不断去除向内生长核心内的植物。“AMF排除”岩芯被来自岩心表面附近区域的地上生物量覆盖。我们假设向内生长核心的C来源主要来自植物和AMF C的直接输入，因为与植物C输入相比，溶解有机C的侧向流动通常较小。
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结果分析
2.1新的茎、根和AMF来源的SOC及其控制因素
2.2根系和AMF诱导的引发效应及控制因素
Junsheng Huang, Weixing Liu, Sen Yang, Lu Yang, Ziyang Peng, Meifeng Deng, Shan Xu, Beibei Zhang, Jitendra Ahirwal, Lingli Liu,Plant carbon inputs through shoot, root, and mycorrhizal pathways affect soil organic carbon turnover differently,Soil Biology and Biochemistry,Volume 160,2021,108322,ISSN 0038-0717,
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2021.108322
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