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森林生态与全球气候变化研究团队发表系列研究成果

更新时间:2025-10-22点击次数:


近期,学院森林生态与全球气候变化研究团队在森林土壤生物学和生态学过程方面取得系列研究成果,分别发表在《Soil & Tillage Research》(2篇)、《Functional Ecology》、《Applied Soil Ecology》和《Molecular Ecology》等国际农林科学或生态学主流期刊。主要包括:

1.氮沉降对陆地生态系统土壤磷养分限制的影响

氮沉降被认为可以缓解陆地生态系统的氮限制,但其对非根际和根际土壤中微生物磷限制的影响仍有争议。基于此,研究根据全球372对非根际和根际土壤田间观测数据进行了整合分析。结果发现,氮沉降加剧非根际土壤微生物的磷限制,影响全球碳循环。具体来说,氮沉降使非根际土壤酶碳氮比增加14%,速效氮磷比提高85%。研究结果表明氮沉降引起的微生物磷限制加剧可能会加速土壤有机碳分解。研究结果以"Nitrogen addition induces microbial phosphorus limitations in bulk soil but not in rhizospheric soil: A global analysis"发表在Soil & Tillage Research(IF =6.8,农林科学1区Top)上。博士生刘晖晖和硕士毕业生高雪萍为论文第一作者,任婷婷博士和阮宏华教授为论文通讯作者 (https://doi.org/10.1016/j.still.2025.106609 )。

2.氮沉降对杨树人工林土壤微生物残体碳的影响机制

微生物残体碳(MNC)是稳定土壤有机碳(SOC)的重要贡献者,在陆地生态系统长期固碳中起着关键作用。然而,长期氮沉降对人工林不同土层和季节中微生物残体碳的影响机制尚不明确。基于此,团队进行了一项为期9年野外氮沉降试验,研究不同氮沉降水平对杨树人工林生长季节和非生长季节表层土壤(0-10 cm)和亚表层土壤(10-20 cm)细菌和真菌残体碳的影响。研究发现,氮沉降降低微生物残体碳(MNC)及其对有机碳的贡献。高水平的氮沉降下亚表层土壤MNC减少57%(生长季),中等水平氮沉降下表层土壤MNC减少13%(休眠季)。MNC动态主要受土壤碳氮有效性调控,且土壤微生物生物量在生长季节对MNC的影响更为显著。研究结果以"Long-term nitrogen deposition suppresses microbial necromass carbon with depth- and season-specific patterns in forest soils"发表在Soil & Tillage Research(IF = 6.8,农林科学1区Top)上。博士生张晨为论文第一作者,阮宏华教授为通讯作者https://doi.org/10.1016/j.still.2025.106831

3.氮沉降对人工林土壤动物(陆生等足目)的影响机制

陆生等足目作为关键的食碎屑者(Detritivore)与食真菌者(Fungivore),在调节生态系统过程中发挥着重要作用。氮沉降是重要的全球变化因子,对土壤食物网有深远影响,但对土壤动物(特别是陆生等足目)等关键类群的长期效应尚不明确。基于此,团队开展了一项持续10年的野外氮沉降试验,探讨氮沉降如何通过林下植被间接调控土壤动物的丰度与生物量。结果表明,土壤动物(等足目)保持体内碳氮比(C:N)稳态,但可能优先利用C:N更低的林下植物资源。长期氮添加通过降低林下植被的C:N,缓解等足目动物的营养限制,从而提高其数量与生物量。这一效应在夏季尤为显著,且由林下植被而非林冠凋落物的品质驱动。研究结果以"Nitrogen enrichment promotes isopods through reduced carbon and nitrogen stoichiometric mismatch with understorey plants"发表在Functional Ecology(IF = 5.1,生态学1区Top)上。博士生倪娟平为论文第一作者,阮宏华教授为通讯作者  

https://doi.org/10.1111/1365-2435.70187)。

4.施用沼液和生物炭影响人工林土壤矿化过程的微生物机制

土壤微生物驱动着碳、氮、磷等关键元素的矿化过程,直接影响着土壤肥力、植物生长乃至整个生态系统的稳定。外源有机质,如沼液和生物炭,因其富含有机质和养分,被广泛认为是实现农业和林业生态系统可持续管理的重要方式。然而,外源有机质输入对负责分解有机物的土壤微生物功能基因的影响的研究,仍较为缺乏。基于此,研究团队对连续六年施用沼液和生物炭的杨树人工林土壤进行深入分析,探究其对参与碳、氮、磷矿化的关键微生物功能基因的影响。结果发现,无论是单独施用沼液,还是将其与生物炭结合施用,均降低了参与碳、氮、磷三种元素矿化的微生物基因多样性。在基因丰度方面则表现出不同的模式:施用沼液显著增加了这些关键基因的丰度,而施用生物炭则降低了它们的丰度。研究还表明,土壤微生物磷限制的缓解虽然促进了参与碳矿化基因的丰度,却抑制了参与碳、氮、磷三种元素矿化的微生物基因多样性。研究结果以"Organic fertilizations alter the abundance and diversity of soil microbial genes involved in C, N, P mineralization in a coastal poplar plantation"发表在Applied Soil Ecology(IF = 5.0,生态学2区)上。任婷婷博士为论文第一作者,阮宏华教授为通讯作者(https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2025.106001)。

5.城市化对土壤动物(燕山蛩)肠道微生物的影响机制

城市化导致土壤动物的生存环境发生改变并使其地理种群被相互隔离,显著影响了土壤动物的进化过程。土壤动物肠道微生物是连接宿主与外界环境的关键纽带,然而,城市化过程中种群遗传分化对肠道微生物群落结构的影响机制的研究仍然不足。本文探究了城市化如何影响燕山蛩(Spirobolus bungii)的肠道微生物群和种群遗传学特性。结果首次揭示了燕山蛩的肠道微生物群落组成,并且长江南北两岸的燕山蛩种群呈现显著的地理隔离。城市化也显著影响了燕山蛩种群间的基因流动。研究也表明城市化通过阻碍宿主基因流动影响燕山蛩肠道微生物群落组成。成果以"Urbanisation Affects Millipede Gut Microbiota Communities by Impeding Host Gene Flow发表在Molecular Ecology(IF = 3.9,生态学1区Top)上。研究团队刘宏毅副教授为论文第一作者,阮宏华教授为通讯作者(https://doi.org/10.1111/mec.17792)。


以上研究的合作者还有江苏省农业科学院邹晓明教授、加拿大Lakehead大学陈汉教授、南京晓庄学院李媛媛副教授以及团队的博士生和硕士生。研究得到了国家重点研发计划项目(2021YFD2200403和2023YFD2200404)、国家自然科学基金(32071594和332101399)资助。



(来源:院办  撰稿/图片:任婷婷   审核:项卫东)

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