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近期两则土壤科学研究进展

2021-08-17 01:00 阅读次数:

本文摘要:近期两则土壤科学研究进展。沈阳生态所说明了森林改变对土壤微生物β多样性的影响土地利用方式转变所导致的微生物β多样性减少是微生物群落构成“空间同质化”现象,这不会影响微生物群落功能的完整性,弱化土壤生态系统对全球变化的抗干扰能力。因此,评估土地利用方式转变对生态系统结构和功能的影响,特别是在是对生物多样性的影响,是当今亟待解决的根本性生态环境问题。 天然林改变为人工林土壤微生物β多样性的影响及其驱动机制尚能不具体。

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近期两则土壤科学研究进展。沈阳生态所说明了森林改变对土壤微生物β多样性的影响土地利用方式转变所导致的微生物β多样性减少是微生物群落构成“空间同质化”现象,这不会影响微生物群落功能的完整性,弱化土壤生态系统对全球变化的抗干扰能力。因此,评估土地利用方式转变对生态系统结构和功能的影响,特别是在是对生物多样性的影响,是当今亟待解决的根本性生态环境问题。

天然林改变为人工林土壤微生物β多样性的影响及其驱动机制尚能不具体。目前,天然林改变为其他土地方式的研究主要集中于在亚马逊热带森林转变成较单一的农田,且其对土壤微生物β多样性的影响仅存争议,更为重要的是涉及研究没考虑到季节变异的影响。

因此,研究森林改变对土壤微生物β多样性的影响及其季节变异特征有助人们解读微生物对阻碍号召的时间依赖性。有鉴于此,中国科学院沈阳应用于生态研究所王清奎研究团队的博士研究生刘圣恩相结合中国科学院会同森林生态实验站积极开展了涉及研究,分别在夏季和冬季使用嵌套取样的方式收集了常绿阔叶林和杉木人工林表层土壤,探究森林改变对土壤细菌和真菌β多样性的影响及其驱动机制。结果显示微生物群落结构的差异随样点间的距离减少而变小,且微生物β多样性对阻碍的号召具备季节变化特征,展现出为夏季常绿阔叶林土壤中细菌和真菌的β多样性皆低于杉木人工林,而冬季忽略;天然林改变为杉木人工林提升了随机过程在局域尺度上对细菌和真菌多样性的起到,在夏季环境过滤器对真菌起到较强,而在冬季对细菌起到较强;融合理论模型和该研究结果,研究人员明确提出了森林生态系统表层土壤微生物次生物种形成过程中“随机过程/决定性过程”变化的概念模型。以上研究成果以Forest conversion induces seasonal variation in microbial β-diversity 为题公开发表在Environmental Microbiology 中,刘圣恩为第一作者,王清奎为通讯作者。

涉及工作获得了中科院战略性先导科技专项(B类)、国家基金委项目和国家重点研发计划等项目的反对。图1. 有所不同季节有所不同森林类型土壤细菌和真菌微生物β多样性特征图2. 随机过程和决定性过程对细菌(a)和真菌(b) β多样性起到的比较重要性东北地理所在国家尺度湿地的农业垦殖和退耕还滑遥测研究中获得进展第二次全国湿地资源调查指出,影响我国湿地的主要威胁因子早已从全国第一次湿地资源调查时的污染、造田、非法狩猎三大因子变化为污染、造田、基础设施闲置、过度捕鱼和收集、外来物种侵略五大因子。有数文献指出,农业造田是全球湿地损失的最主要的驱动因素。

中国享有全球大约10%的湿地,同时仅有7%的耕地用来供给全球22%人口的粮食市场需求。对粮食生产的极大市场需求使得我国湿地生态系统受到严重威胁。沼泽湿地作为最重要的天然湿地类型,不受农业垦殖活动影响最为相当严重。

农业造田对我国沼泽湿地损失的贡献率是多少?我国的沼泽湿地损失经历了怎样的时空格局?退耕还滑工程实行效果如何?涉及问题的答案对于我国湿地生态系统的维护和资源可持续利用具备最重要的意义。中国科学院东北地理与农业生态研究所地理景观遥测学科组研究人员利用中国科学院建设已完成的中国土地覆被数据库(ChinaCover;吴炳方等,2017)中1990、2000、2010年三期沼泽湿地和耕地数据,系统分析了1990-2010年期间国家尺度沼泽湿地和耕地间互相转化成的时空格局,并更进一步在大的地理区划和气候带尺度上分析了沼泽湿地农业垦殖和退耕还滑的空间差异;总结辩论了过去30年农业发展政策和湿地维护政策对沼泽湿地的农业垦殖和退耕还滑的影响。研究找到,1990-2010年间中国的农业垦殖必要闲置了15765 km2的沼泽湿地,大约占到这世纪末我国沼泽湿地损失总面积的60%;耕地扩展闲置沼泽湿地主要再次发生在我国东北地区(13467 km2,85.4%)。

随着对湿地生态系统服务认知度的提高,在2000-2010年期间农业垦殖闲置湿地的速率有所上升。1990-2010年间,全国已实行1369 km2的退耕还滑;尽管政府主导下的湿地维护与完全恢复希望措施强化,我国的湿地生态系统维护仍面对着极大的压力。

东北地区的农业垦殖占到全国农业垦殖沼泽湿地总量的绝大部分,但退耕还滑的面积还很受限;干旱区沼泽湿地的农业垦殖趋势仍没获得有效地遏止,湿地的维护仍须要强化。此研究在国家尺度上分析分析了中国湿地农业垦殖和退耕还滑的格局与过程,并从地理区划和气候分区尺度积极开展了空间特征的全面解析。

研究结果不仅有助解读我国湿地损失的主导因素;且可为制订湿地资源可持续利用与因地制宜、科学维护的管理决策获取理论指导和数据承托。该研究由东北地理所副研究员毛德华、研究员王宗明,美国亚利桑那州而立大学教授邬建国、中科院遥测与数字地球研究所研究员吴炳方和曾源等共同完成。

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成果公布在Science of the Total Environment上。该研究由国家重点研发计划子课题(2016YFC0500408,2016YFA0602301,2016YFC0500201)、国家自然科学基金面上项目(41771383)、中科院青年理事长人才基金(2017277,2012178)及中国国家求学基金((201604910407)联合资助。


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