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基于野外原位15N同位素示踪区分热带雨林土壤N2O生产的微生物过程

时间:2021-03-26  来源:科技外事处  浏览次数:   作者:周文君 张一平     打印  字体: 关闭

  N2O是产生温室效应的重要温室气体,热带森林土壤是全球土壤N2O的重要排放源,但因N2O生产的地下关键过程并不清楚,致使对全球热带土壤的N2O估算存在着很大的不确定性。此外,因实验室培养条件与野外原位的条件差异较大,使得实验室培养不能完全反应野外真实的土壤N2O生产的微生物过程,这给评估森林土壤N2O排放和区域性模型模拟带来了不确定性。为量化热带森林土壤N2O生产的各微生物过程(自养硝化、异养硝化、反硝化、共反硝化)对N2O排放的贡献,研究利用15N配对示踪技术在中国西南部的西双版纳热带雨林开展了野外原位培养实验,探讨了干雨季交替期热带雨林土壤N2O生产的微生物过程及N沉降对N2O排放的贡献,主要结果如下: 

  1)在40天的培养过程中,添加的示踪同位素(15N-NO3-)仅有0.027%N2O的形式排放。 

  2)对40天的N2O排放总量进行区分,仅有3.1%N2O来自与15N示踪剂(15N-NO3-,其中48.6%来自于同步添加的NH4+-N和土壤本底的氮。 

  3)在培养初期(处理后的27小时),硝化过程(含自养硝化和异养硝化)占了整个N2O生产量的97.6%,而反硝化和共反硝化对N2O生产的贡献率分别为1.6%0.9% 

  4研究首次利用同位素示踪区分了热带雨林土壤N2O生产的微生物过程,证明了干季热带雨林土壤N2O生产的微生物过程为硝化过程。 

  在全球变化背景下如何区分不同形态、不同来源的氮对土壤N2O生产的微生物过程的贡献,利用不同形态标记物借助野外控制实验开展相关研究是一种较好的方法。本研究的结果表明外源氮对热带森林土壤N2O生产的微生物过程具有调节作用,其结果可为区域全球增温潜势的评估提供科学依据,为实施碳中和提供温室气体排放的理论支持。 

  研究得到国家基金,中科院、PIFI等项目,以及中科院热带森林生态学重点实验室的支持。研究结果Microbial processes responsible for soil N2O production from a tropical rainforest, illustrated by the in situ 15N labelling approach为题发表在Catena上。 

各微生物过程对热带雨林土壤N2O生产的贡献 

AN自养硝化H异养硝化A氨化D反硝化Co-D共反硝化 

 

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