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植物所科研人員在揭示土壤有機質(zhì)分解的溫度敏感性及其機制方面取得新進展
土壤有機質(zhì)分解的溫度敏感性（Q10）是全球碳循環(huán)模型中的重要參數(shù)。以往研究證明，底物質(zhì)量控制有機質(zhì)分解的內(nèi)在溫度敏感性，而環(huán)境因子（如物理保護和礦物吸附等）會通過降低底物濃度來減弱有機質(zhì)分解的表觀溫度敏感性。但目前對于Q10的抑制作用還未被量化。
中國植物學(xué)會理事、中科院植物所韓興國研究組基于米曼氏方程（Michelis-Menten Equation）進行數(shù)據(jù)模擬，發(fā)現(xiàn)在假定底物濃度不隨溫度變化的前提下，酶促反應(yīng)的Q10與底物濃度對數(shù)遵循邏輯斯蒂函數(shù)非線性變化，但這種變化趨勢需要底物濃度范圍足夠大才能展現(xiàn)。研究人員通過對內(nèi)蒙古第四紀古土壤序列（距今500 - 6900年）的物理保護、化學(xué)組成等進行分析，發(fā)現(xiàn)其碳可利用性隨土壤年齡快速下降。室內(nèi)培養(yǎng)實驗發(fā)現(xiàn)Q10隨土壤年齡呈現(xiàn)非線性下降，直至1150年之后Q10保持不變。層次分割結(jié)果表明碳可利用性是導(dǎo)致Q10隨土壤年齡非線性下降最主要的解釋變量，且碳可利用性下降的主要原因來自于土壤有機質(zhì)的物理保護和礦物吸附作用。研究人員通過主成分分析整合出一個碳可利用性指數(shù)并重現(xiàn)了理論模擬中Q10和底物濃度的非線性關(guān)系。通過微生物接種和13C-葡萄糖添加實驗也進一步證明，物理保護和礦物吸附作用導(dǎo)致的碳可利用性的降低抑制了Q10。但另外一項培養(yǎng)實驗結(jié)果表明，在現(xiàn)代土壤中Q10隨活化能指數(shù)增長，這表明土壤有機質(zhì)的質(zhì)量只有在底物有效性相對較高時才會調(diào)控Q10。
該研究結(jié)果表明在土壤有機質(zhì)分解的溫度敏感性依賴于底物濃度的范圍，只有當?shù)孜餄舛瘸^臨界值時，底物質(zhì)量會成為Q10的主要控制因子。研究為當前關(guān)于土壤溫度敏感性報道的相關(guān)爭論提供了理論依據(jù)。
該成果于4月2日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Global Change Biology上。植物所博士研究生蘇姣為論文第一作者，魏存爭助理研究員為通訊作者，澳大利亞、德國、西班牙、河北大學(xué)的合作者參與了該研究。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。
文章鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16183
底物濃度和質(zhì)量調(diào)控土壤有機質(zhì)分解溫度敏感性的概念圖
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