来源：地下生态学PKU（2024年12月19日）
本文字数：1359字
阅读时间：5分钟
研究背景
外源有机质输入改变本底土壤有机质分解速率的现象被称为土壤激发效应。全球变化会深刻改变植物的地上和地下碳输入格局，进一步可能会通过激发效应影响土壤碳储存。目前，表层土壤的激发效应已经被广泛研究，但深层土壤的激发效应，尤其是深度>30 cm土壤的激发效应，还鲜有研究涉及。本研究尝试在区域尺度上探究激发效应沿着土壤深度的变化及其调控因素。
材料与方法
研究于2021年7-8月沿着内蒙古约2000 km的草地样带采集了10个样点0-200 cm的土壤。选取0-10、30-50、150-200 cm土层土壤分表代表表层、中层、深层土壤，向土壤中添加13C标记的葡萄糖（5 atom%）培养30天后测定本底土壤有机质分解速率的变化，进而计算土壤激发效应。同时，测定了土壤基本理化性质、土壤质地、土壤中交换性钙镁和游离态铁铝含量，以及从World climate获取了近20年采样点的降水和温度数据。
结果&讨论
激发效应的强度随着土壤深度增加而降低（表层：+5.1%，中层：-12.9%，深层：-25.7%），表层土壤表现为正激发，中层和深层土壤均表现为负激发（图1）。
图1 土壤累计激发效应在纵向（土壤深度）和横向（地理位置或气候梯度）上的变化。* P < 0.05, *** P < 0.001。
表层土壤激发效应主要受到以土壤黏粒和粉粒含量、以及交换性钙镁和游离态铁铝为代表的土壤有机质稳定性因素的调控；中层土壤激发效应主要受到土壤有机质稳定性和以土壤有机碳和土壤总氮为代表的土壤底物的控制；而深层土壤激发效应主要受到土壤底物的控制（图5）。
图2 用偏最小二乘路径模型评估不同深度土壤激发效应的直接和间接调控因素。单头箭头表示因果关系的假设方向。黑色和灰色箭头分别表示正效应和负效应。实线代表显著性水平 < 0.05，虚线代表显著性水平 ≥ 0.05。箭头旁边的数字和箭头大小反映效应的强度。使用拟合优度 (GOF) 统计量评估模型的整体预测性能，值越大表示预测越好。MAP，年平均降水量；SOC，土壤有机碳；STN，土壤总氮；STP，土壤总磷；MBC，微生物生物量碳。Ca 和 Mg 是交换态 Ca 和 Mg，Fe 和 Al 是游离态 Fe 和 Al。
小结
本研究基于内蒙古约2000 km草地样带，探究了0-200 cm深度土壤激发效应的垂直格局和横向格局及其调控因子。结果表明：土壤激发效应强度随土壤深度增加而降低，表层土壤（0~10 cm, +5.1%）表现为正激发，中层（30~50 cm, -12.9%）和深层（150~200 cm, -25.7%）土壤表现为负激发，表明增加土壤输入可能会促进深层土壤有机碳的储存。降水量变化及相应的土壤性质变化并未导致表层和中层土壤激发效应发生显著变化，但深层土壤激发效应与降水量呈显著负相关。不同深度土壤激发效应的调控因子明显不同，表层土壤激发效应主要受土壤有机质稳定性调控，中层土壤激发效应主要受土壤有机质稳定性和土壤底物调控，而深层土壤激发效应主要受土壤底物控制。这些发现提高了我们对区域尺度草地土壤全剖面的激发效应及其调控因素的认识，有助于更深刻的理解全球变化导致的土壤碳输入的变化对草地土壤有机碳储存的影响。
本研究于2024年12月16日以“Depth-dependent regulations of soil priming effects along a 2000 km grassland transect”为题在线发表于Soil Biology & Biochemistry。北京大学地下生态学研究组博士生胡云龙为论文第一作者，朱彪研究员为通讯作者。其他合作者包括北京大学博士后冯继广（现为河海大学讲师）、浙江大学博士后张帅、浙江大学罗忠奎研究员。本研究受到国家自然科学基金委项目（42141006、32425038、31988102）资助。
作者简介
胡云龙，北京大学地下生态学研究组2021级博士生，四川凉山人，彝族。主要研究方向为草地生态系统碳循环对全球变化的响应，尤其对放牧生态学感兴趣。当前以第一作者在Soil Biology & Biochemistry、Science of the Total Environment等期刊发表多篇研究论文。
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