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丛枝菌根和外生菌根树种对亚热带常绿阔叶林土壤有机碳的影响及其调控机制

批准号:
32060295
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
毛瑢
依托单位:
学科分类:
土壤生态学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
毛瑢

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
准确评估和预测森林土壤碳动态,对于评价森林碳汇功能、减缓气候变化意义重大。尽管树木菌根类型在理论上被认为能有效地表征森林土壤碳循环,但在亚热带地区,不同菌根类型树种占优势的森林土壤有机碳库及其分布格局、主要形成途径和稳定机制是否一致,目前仍然是不清楚的。本项目拟以江西省九连山常绿阔叶林作为研究对象,分别选取丛枝菌根和外生菌根树种占优势的森林(优势度>0.80),比较不同菌根类型森林土壤有机碳库和垂直分布格局的差异,采用13C稳定同位素技术解析土壤有机碳组分的来源,揭示不同菌根类型森林土壤有机碳库形成的主要途径,并运用氨基糖生物标志物技术研究微生物残体对矿物结合有机碳的贡献,明确不同菌根类型森林土壤有机碳的主要稳定机理。基于以上研究内容,明确树木菌根类型对亚热带森林土壤有机碳分布格局、形成过程和稳定机制的影响及其驱动因素,不仅有助于理解森林土壤有机碳动态,也可为区域碳汇林业建设提供理论指导。
英文摘要
Assessing and predicting forest soil carbon (C) dynamics are of great importance to evaluate forest C sink and mitigate climate change. According to the mycorrhizal-associated nutrient economy, tree mycorrhizal type is commonly thought to an integrated index that can effectively indicate soil C cycle in forests. However, whether the mycorrhizal association of trees can reflect soil organic C pool and its distribution pattern is still elusive in subtropical regions due to the lack of empirical studies. Moreover, it remains unclear whether the primary formation pathways and stabilization mechanisms of soil organic C are consistent in forests with contrasting tree mycorrhizal associations. In this proposed project, we will establish 12 pairs of arbuscular mycorrhizal and ectomycorrhizal tree-dominant stands (dominance >0.80, and 20 m×20 m in size) in the typical subtropical evergreen broadleaf forests in the Jiulianshan Mountain, Jiangxi Province. First, we will compare the differences in soil organic C pool and its vertical distribution pattern in arbuscular mycorrhizal and ectomycorrhizal tree-dominated stands. Second, using the 13C stable isotope technique, we will uncover the effect of tree mycorrhizal types on the primary formation pathways of soil organic C pool by tracing the sources of soil organic C and fractions in these forests. Third, using the microbial residue biomarker (amino sugars), we will assess soil organic C stabilization mechanisms by measuring the contribution of soil microbial necromass C to mineral-associated organic C in these ecosystems. Based on these studies, we will reveal the effect of tree mycorrhizal types on the distribution patterns, formation processes, and stabilization mechanisms of soil organic C pool and their driving factors in subtropical evergreen broadleaf forests. The results from this project will not only help to understand the dynamics of soil organic C pool in forest ecosystems, but also provide the reference for tree species selection during the construction of C sequestration forestry at the regional scale.
根据菌根关联养分经济谱理论,树木菌根被认为是指示森林土壤碳循环的综合指标。然而,树木菌根类型是否能指示亚热带森林土壤有机碳库、主要形成途径和稳定机制,目前仍然是不清楚的。本项目在江西马头山沿外生菌根(ECM)树种优势度梯度选取典型亚热带森林样地,研究了树木菌根类型变化对森林土壤有机碳库和分布格局的影响,然后利用室内培养试验揭示了ECM和丛枝菌根(AM)树种凋落物形成土壤有机碳的主要途径,最后基于氨基糖生物标志物技术阐述了ECM和AM森林土壤微生物碳泵效应以及土壤有机碳稳定机制,主要取得以下成果:. 1)ECM树种优势度的增加可以改变凋落物质量和限制性养分影响土壤微生物群落组成和活性,进而影响土壤有机碳积累。ECM树种优势度越高的森林,土壤总有机碳及其组分的含量越高,化学分子结构越复杂,生物降解性和矿化率越低,有机碳越稳定性;相反,AM树种优势度越高的森林,土壤碳循环越快,碳积累速率越低。. 2)尽管AM和ECM树种凋落物分解速率没有显著差异,但两者形成土壤有机碳的主要途径和稳定机制并不一致。与ECM树种相比,AM树种凋落物输入刺激了老碳的矿化,促进新碳的形成,加快了土壤有机碳的周转速率。而且,AM树种凋落物分解主要通过微生物途径形成稳定土壤有机碳,而ECM树种凋落物分解主要通过物理转移途径形成活性土壤有机碳。. 3)随着ECM树种优势度的增加,土壤细菌残体碳、真菌残体碳和微生物残体碳数量呈现增加的趋势,但土壤细菌残体碳、真菌残体碳和微生物残体碳对土壤有机碳的贡献率则呈现降低的趋势。这说明,ECM树种优势度增加将降低土壤微生物碳泵效应。. 以上研究结果系统地揭示了树木菌根类型对亚热带森林土壤有机碳的影响及其驱动机制,有助于深入理解和认知亚热带森林土壤有机碳循环过程,验证了菌根关联养分经济谱理论框架在亚热带地区的适用性和差异性,这对于准确预测和评估亚热带森林土壤碳汇功能以及碳汇林业工程中造林树种的选题具有非常重要的理论和现实意义。
亚热带森林演替过程中植物根系和菌丝对土壤有机碳的影响及其驱动机理
  • 批准号:
    32360324
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    32万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    毛瑢
  • 依托单位:
国内基金
海外基金