多年凍土區(qū)儲存著全球近1/3的土壤有機碳，在陸地碳循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用。特別是，氣候變暖引起的凍土融化加速土壤碳釋放，進(jìn)而形成凍土碳循環(huán)與氣候變暖之間的正反饋關(guān)系。這種反饋關(guān)系的強度在一定程度上受土壤養(yǎng)分的調(diào)節(jié)：土壤養(yǎng)分可以通過影響植被生產(chǎn)力以促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)碳固定，還可以通過影響微生物分解從而調(diào)節(jié)土壤碳釋放。在此背景下，解析凍土融化對養(yǎng)分循環(huán)的影響對于準(zhǔn)確認(rèn)識凍土碳-氣候反饋關(guān)系至關(guān)重要。然而，以往研究主要關(guān)注氮循環(huán)對凍土融化的響應(yīng)，而對于生態(tài)系統(tǒng)磷循環(huán)的研究十分缺乏。

熱融塌陷通過促進(jìn)土壤磷轉(zhuǎn)化和植物磷吸收加速生態(tài)系統(tǒng)磷循環(huán)

針對上述不足，國家植物園（南園）楊元合研究團(tuán)隊依托青藏高原多年凍土區(qū)熱融塌陷聯(lián)網(wǎng)觀測平臺，基于31P-NMR、33P同位素標(biāo)記和宏基因組測序等技術(shù)，揭示了生態(tài)系統(tǒng)磷循環(huán)對凍土融化的響應(yīng)及其關(guān)鍵驅(qū)動因素。研究人員發(fā)現(xiàn)，熱融塌陷顯著提高了表層土壤總磷活化速率，促進(jìn)了植物磷吸收，進(jìn)而加速了生態(tài)系統(tǒng)磷循環(huán)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，土壤總磷活化速率的增加主要與微生物磷循環(huán)功能基因豐度的上調(diào)密切相關(guān)，而植物磷吸收的增強則與根系形態(tài)改變、根系分泌物增加以及其對土壤磷的競爭能力提高有關(guān)。

該研究首次報道了生態(tài)系統(tǒng)磷循環(huán)關(guān)鍵過程對凍土融化的響應(yīng)規(guī)律，為深入理解凍土融化背景下生態(tài)系統(tǒng)碳-磷交互作用奠定了基礎(chǔ)。

該研究成果于近日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Nature Climate Change，雜志同期配發(fā)國際著名生態(tài)學(xué)家Colleen M. Iversen撰寫的News and Views評述文章，肯定了該項研究的科學(xué)意義和創(chuàng)新性。國家植物園（南園）已畢業(yè)博士研究生李子良為論文第一作者，楊元合研究員為通訊作者。維也納大學(xué)Wolfgang Wanek教授、西澳大利亞大學(xué)Hans Lambers教授、巴塞羅那自治大學(xué)JosepPe?uelas教授和浙江大學(xué)蔣明凱研究員等參與了上述研究。該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃等項目的資助。

高寒生態(tài)格局與過程研究組

組長：楊元合研究員

郵箱：yhyang@ibcas.ac.cn

主要研究方向：

基于野外觀測、控制實驗、室內(nèi)培養(yǎng)和模型模擬等手段，重點研究：(1)凍土生態(tài)系統(tǒng)碳氮磷循環(huán)；(2)生態(tài)系統(tǒng)對氣候變暖的響應(yīng)。

編輯 | 韓藝

審核 | 梁鵬鴻