增温通过改变微生物生物量和微生物代谢状况影响土壤微生物呼吸.然而,有关亚热带地区土壤微生物呼吸如何响应长期土壤增温尚不清楚.以增温7年后的杉木人工林为研究对象,比较增温对杉木人工林土壤微生物呼吸和微生物代谢熵的影响.结果表明:(1)增温后,微生物生物量碳在8月份和12月份分别降低了 32.1％和59.8％(P＜0.05).(2)增温后土壤基础呼吸与底物诱导呼吸与对照相比均无显著差异;水分添加后,与基础呼吸相比,增温和对照的土壤呼吸在8月显著增加了 38.3％和104.8％;葡萄糖添加后,增温和对照的底物诱导呼吸在8月份分别显著增加了 113.1％和152.9％,在12月份分别显著增加了118.0％和160.9％(P＜0.05).(3)增温后,微生物代谢熵在12月显著增加了 127.7％,8月无显著变化(P＜0.05).(4)在增温和对照处理中,微生物代谢熵与可溶性有机碳和微生物生物量碳含量呈负相关,与土壤含水率正相关(P＜0.05).研究结果表明,土壤增温7年后碳的可利用性和水分的降低是影响杉木人工林土壤微生物呼吸的重要因素.

气候暖干化导致高寒地区泥炭地土壤氮排放急剧增加,但是潜在的微生物调节机制尚不清楚.本文综述了高寒泥炭地土壤氮转化与排放过程对温度升高、水位变化的响应,土壤厌氧氨氧化(Anammox)与NO3-异化还原过程的相互作用,土壤N2O产生路径及其贡献.当前研究的不足体现在:1)只关注土壤N2O排放,忽视了 N2的释放,导致高寒地区泥炭地氮的损失量被严重低估;2)Anammox过程对泥炭地N2排放的贡献未被量化;3)Anammox、细菌反硝化和真菌协同反硝化过程对N2损失的相对贡献缺乏定量评估;4)气候暖干化情景下Anammox和NO3-还原过程的解耦机制尚不清楚.未来研究重点应着力于:构建野外增温、水位控制暖干化模拟试验平台,结合稳定性同位素、分子生物学和宏基因组学技术,围绕格局-过程-机理这条主线,系统评估高寒地区泥炭湿地氮排放(N2O、NO、N2)的量级、组成比例与主控因素,探讨土壤主要脱氮过程的相互作用规律,量化硝化、厌氧氨氧化和反硝化对N2O、N2产生的相对贡献,甄别对暖干化响应敏感的微生物类群,明晰土壤脱氮转变与微生物群落演替之间的耦联关系,揭示土壤脱氮过程对气候暖干化响应的微生物学机理.

全球变暖是当前全球气候变化的主要现象,影响着陆地生态系统的碳循环.森林土壤是陆地生态系统中最大的碳库,森林土壤有机碳及其不同组分的积累受到气候变暖的影响,许多研究普遍发现短期增温减少土壤有机碳及其活性碳组分,但尚不清楚这种负效应在长期增温下是否仍存在和有机碳组分是否变化.以鼎湖山季风常绿阔叶林为研究对象,采用红外辐射模拟增温,探究长期增温对南亚热带森林土壤有机碳及其组分的影响.2017-2021年的连续增温观测结果表明:与对照相比,在表层土壤中,增温处理下土壤有机碳含量显著增加4.5％,其中土壤重组有机碳库显著降低9.1％,轻组有机碳库显著增加9.8％,易氧化有机碳含量显著增加5.8％,但微生物生物量碳、可溶性有机碳、惰性有机碳和络合态碳含量不变.增温持续时间显著影响土壤有机碳、微生物生物量碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、轻组有机碳库、重组有机碳库、惰性有机碳和络合态碳.增温处理与增温持续时间的交互作用显著影响微生物生物量碳、易氧化有机碳和重组有机碳库,但对土壤有机碳、土壤可溶性有机碳、惰性有机碳、络合态碳和轻组有机碳库无显著影响.综上所述,长期增温背景下南亚热带季风林的土壤有机碳因土壤活性有机碳组分的增加而增加,使总有机碳增加的生物调控作用可能比矿物保护作用强,但减少的惰性碳组分和增加的活性碳组分可能会使土壤有机碳稳定性下降.本研究结果探讨了南亚热带森林表层土壤有机碳及其组分对长期增温的响应,与大多数研究所发现的短期增温使表层土壤有机碳含量减少形成对比,结果可为预测未来该地区土壤碳库的变化特征提供科学依据和理论支持.

揭示气候变暖对土壤微生物多样性及组成是生物多样性和生态系统功能研究的热点.关于不同水平增温如何影响高寒草甸生态系统土壤微生物群落在一定程度上是未知的.本试验在青海玉树州高寒草甸进行不同水平增温试验(W1、W2和W3分别代表增温幅度逐渐增加),基于高通量测序对土壤微生物群落进行了研究.结果表明:(1)气候变暖会显著增加土壤细菌α多样性及β多样性.其中,土壤细菌Shannon指数在W1、W2和W3处理下分别显著增加了2.70％、3.87％和8.73％,而在W3处理下土壤细菌Chao1指数显著增加了17.82％(P＜0.05).(2)细菌的优势菌门均为酸杆菌门和变形菌门,真菌的优势菌门均为子囊菌门和担子菌门.随着温度增加,细菌富集类群的数量增加,而真菌的数量减少.(3)基于PICRUSt及FUNGuild数据库对细菌及真菌进行功能预测,气候变暖后细菌优势潜在代谢功能及真菌生态功能类会发生变化.其中,不同水平增温处理下土壤相对丰度大于2％的功能基因包括Biosynthesis of ansamycins和Biosyn-thesis of vancomycin group,以及Valine、leucine和isoleucine biosynthesis等生物合成通路.气温升高会增加未分类腐生真菌及丛枝菌根的相对丰度.以上表明,气候变暖后青藏高原高寒草甸土壤微生物群落多样性、组成和功能均会发生变化.

对西藏自治区林芝市雅尼国家湿地公园开展气候监测,在研究区域内架设标准自动气象站获取观测数据,分析雅尼湿地气候特征.结果表明:2019-2021年,雅尼国家湿地公园的年均辐射总量为7474.25 MJ·m-2,近地面年净辐射量为3507.83 MJ·m-2,日均大于0 MJ·m-2,光合有效辐射量为11410.39 mol·m-2,其中夏季辐射量、近地面年净辐射量和光合有效辐射量分别为2260.91 MJ·m-2、1249.94 MJ·m-2和3483.62 mol·m-2.观测期间年总辐射量超过6300 MJ·m-2,太阳能资源的丰富度与稳定度为A级.湿地区域近地面年均气温为10.09℃,以8月气温最高,平均值17.39℃;1月气温最低,平均值1.19℃;近地面气温整体呈现增温趋势,气温增高速率为0.18 ℃·a-1.年均降水量470.1 mm,降水主要集中于夏季,6-9月降水量为258.9 mm,冬季(1-2、12月)降水量仅15.03 mm.年平均风速为5.8 m·s-1,1-6月风速较大,日平均风速最大可达7.38 m·s-1,7-9月风速较小,最小日平均风速为4.3 m·s-1;盛行南风和西南风,占全年天数的85.4％.土壤温度变化呈单峰型曲线,相对稳定,0～40 cm的土壤年均温度为13.38℃;2月中旬至9月中旬土壤吸收热量为主,9月中旬至翌年2月中旬土壤释放热量.各年平均空气含氧百分比在83.5％～87.8％,空气含氧呈降低趋势,降幅为2.0％·a-1,冬季高于夏季.雅尼湿地区域具有较高的太阳辐射量和光能资源,热量水平较高,降雨量及湿润度表明该区处于半湿润区;气温年较差增大,暖湿化过程明显,与青藏高原气候变化趋势一致.

干旱区约占全球陆地面积41％,是典型生态脆弱区,对气候变化敏感.土壤微生物在干旱区陆地生态系统结构与功能维持方面起着关键作用,如碳氮生物地球化学循环等.然而,气候变暖对干旱区土壤微生物群落影响的研究结果存在较大差异.本文梳理了增温对干旱区土壤微生物多样性与群落结构影响的研究进展,总结了不同研究结果存在差异的原因,并深入分析了增温如何影响微生物调控土壤碳循环的功能.在此基础上提出了未来需要深入研究的方向,如加强增温与多个全球变化因子交互作用的研究;开展不同增温幅度和增温时长对不同生态系统土壤微生物群落功能影响的研究;利用多组学分析方法深入探究微生物在碳固持和矿化过程中的作用,为干旱区生态系统可持续发展提供科学基础.

陆地生态系统碳循环对气候变暖的响应受到土壤有机碳动态的调控.以往的研究开发了多样化的增温方法(如室内培养实验、野外增温实验和温度梯度采样等)来探究土壤有机碳动态对气候变暖的响应及其机制.然而,由于不同增温方法都存在一定的局限性,目前有关增温对土壤有机碳动态影响的研究无法形成一致结论.从过程上看,土壤有机碳动态主要包括碳输入与碳分解两个过程,并受到碳稳定性的调控,这三者的变化共同决定了土壤有机碳动态对增温的响应.先前的研究表明,碳输入和碳分解对增温存在积极响应,这与植物和土壤微生物活性的增强有关.但也有研究指出,由增温导致的土壤理化性质改变(如土壤水分含量降低)以及生物过程变化(如土壤微生物热适应),可能会影响碳输入和碳分解对增温的响应.需要注意的是,表层(0-30 cm)与深层(＞30 cm)土壤有机碳动态对增温的响应机制可能存在差异,这是因为深层土壤有机碳的输入和分解过程受环境因子的限制,且稳定性与表层土壤存在较大差异.未来的研究应致力于开发新的增温方法,增加对深层土壤有机碳动态和气候敏感的生态系统的研究,引入新技术研究土壤有机质的来源、结构、保护机制等,关注植物-土壤动物-土壤微生物体系对增温的响应及其对土壤有机碳动态的调控作用,以改善碳循环模型中的不确定性,更准确地预测全球碳循环对气候变暖的反馈.

20世纪80年代后期青藏高原进入暖湿时期,为探明青藏高原东缘气候暖湿化对高寒草甸土壤线虫群落的影响,2020年5月作者在四川西北阿坝藏族羌族自治州红原县境内设置了对照(CK)、增水50％(P50)、增温2℃(T2)、增水50％增温2℃(P50+T2)4种处理.2022年9月,对各处理样地的线虫群落组成、密度、多样性和营养类群,以及植物群落盖度、物种数、土壤理化性质进行调查.采用单因素方差分析和t-检验比较不同处理对土壤线虫群落的影响,并用冗余分析和相关性分析探索线虫群落与土壤理化性质和植物群落特征之间的关系.结果表明:(1)与对照相比,P50处理中线虫群落密度和多样性增加,但不显著;T2处理中螺旋属(Helicotylenchus)、类双胃属(Diplogsteroides)等37个属消失,群落密度、类群数和Shannon多样性显著降低,优势度显著增加;P50+T2处理中0-10 cm和10-20 cm土层的线虫密度分别显著增加和降低;(2)P50处理使0-10 cm土层的食真菌线虫、植物寄生线虫和捕食-杂食线虫密度增加,食细菌线虫密度下降;T2处理使0-10 cm土层各营养类群密度均下降,但植物寄生线虫和捕食-杂食线虫下降幅度大于食细菌线虫和食真菌线虫,使食细菌线虫和食真菌线虫的相对密度增加;P50+T2处理使0-10 cm土层食真菌线虫密度显著提高,10-20 cm土层食细菌线虫和植物寄生线虫密度显著降低;(3)线虫群落密度和多样性均与土壤湿度和植物盖度呈正相关,与硝态氮呈负相关.以上研究结果表明,不同类群线虫对水热变化的响应存在差异,增温对高寒草甸表层土壤线虫群落密度和多样性不利,而增水及水热同步增加有利于提高线虫群落密度.

赵艳超和陈立同发表于《植物生态学》2023,47(8):1071-1081的《土壤养分对青藏高原高寒草地生物量响应增温的调节作用》一文中标注的基金项目编号有误.正确的基金信息如下.基金项目:青海省应用基础研究项目(2020-ZJ-751).

为明确西北半干旱区覆盖栽培对旱地马铃薯田土壤温度及产量的影响,于2021年在陇中半干旱区设置田间试验,比较了秸秆带状覆盖单行(S30)、秸秆带状覆盖双行(S50)、地膜覆盖(PM)和露地平作(CK)对旱地马铃薯土壤温度及产量的影响.结果表明:与CK相比,S30和S50分别降低了马铃薯各时期的土壤温度0.8～3.2℃和0.2～1.7℃,而PM显著增加了土壤温度1.9～3.5℃,降幅和增幅分别以苗期和块茎膨大期最大;各土层间,S30和S50分别较CK降温1.4～2.8℃和0.2～1.4 ℃,降幅均以10 cm 土层最大,而PM较CK增温2.3～3.3℃,增幅以15 cm 土层最大;此外,秸秆带状覆盖在低温时段能抑制土壤热量的散失,高温时段阻碍地表对热量的吸收,而地膜覆盖增强了地表对热量的吸收,与CK相比,秸秆带状覆盖的温度梯度平均降低了 12.2～13.9 ℃·m-1,降幅S30大于S50,而地膜覆盖的温度梯度提高了 1.9～14.4℃·m-1;覆盖显著较CK增加了马铃薯产量,产量增幅表现为PM(16.1％)＞S50(14.1％)＞S30(8.4％).在陇中半干旱区,秸秆带状覆盖能明显调节优化马铃薯田土壤温度,促进块茎的膨大及产量形成,是适宜于半干旱区马铃薯种植的栽培技术.