我院田興軍教授課題組揭示亞熱帶森林立枯凋落物光降解新機制

發布者:劉姝伶發布時間:2022-06-17浏覽次數:290

傳統的研究認為凋落物接觸水體或者土壤表面是凋落物降解的起點。最近,發表在NaturePNAS等雜志上的研究結果顯示對于立枯的凋落物來說其降解是從光降解開始的,特别是在旱地草原生态系統,光降解是凋落物分解的主要驅動力,一年内能夠直接驅動立枯凋落物降解高達30%。然而,在潮濕的森林生态系統中,紫外線輻射對凋落物分解,尤其是立枯凋落物分解的重要性和機制仍不清楚。

該團隊通過模拟立枯降解過程進行野外原位實驗,以紫金山典型立枯樹種山胡椒(葉子經冬不落,圖1)為實驗材料,采用因子實驗設計,控制不同微生物條件下紫外線對凋落物分解的影響。

1.冬季立枯山胡椒及假設圖形

2.凋落物的質量損失 

研究結果顯示在亞熱帶森林環境中,凋落物在不接觸土壤的立枯狀态下一年可降解超過40%。盡管立枯過程不受土壤微生物群落的影響,但結果表明微生物仍然在立枯凋落物分解中起關鍵作用,尤其是在夏季和秋季(圖2)。濕潤森林環境中單獨的紫外線輻射并不能直接礦化凋落物有機質,但增加了木質素和纖維素的可降解性,導緻立枯凋落物的微生物降解加倍


3.紫外線輻射度和微生物活性對質量損失增加幅度的相對影響 

與旱地生态系統中的直接光降解不同,潮濕的森林環境中紫外線輻射主要通過光易化這一間接方式促進凋落物分解。微生物分解是紫外線效應的最終原因,在紫外線照射下觀察到的質量損失增加很大程度上取決于微生物的降解活性(圖3)。該成果揭示了非幹旱環境中紫外線加速凋落物降解的作用機制,強調在紫外線輻射的驅動下,光降解是森林系統中的一個重要生态驅動環節。

該成果在生态學領域著名期刊《Journal of Ecology》上發表了題為UV radiation doubles microbial degradation of standing litter in a subtropical forest的研究論文 (https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2745.13939)。田興軍教授為文章通訊作者,博士研究生姜涵為文章第一作者。該研究得到國家自然科學基金面上(31870598)、國家重點研發計劃(2016YFD0600204)和國家自然科學基金重點(31530007)等項目的支持。


Baidu
sogou