多年凍土區土壤微生物養分限制特征

氣候變暖會促進多年凍土區土壤氮磷礦化，釋放凍土中長期封存的氮磷養分，進而提高植被生產力、部分抵消凍土融化引起的碳損失。同時，土壤養分可利用性增加也會緩解微生物養分限制，加速土壤有機質分解，進一步加劇氣候變暖。在此背景下，闡明多年凍土區土壤微生物養分限制特征對于準確認識凍土碳循環與氣候變暖之間的反饋關系至關重要。傳統觀點認為，低溫會限制生物固氮和土壤氮礦化速率，進而使得凍土區土壤微生物活性通常受氮限制。事實上，低溫環境也會限制凍土區土壤礦物結合態磷的活化，進而可能使得土壤微生物同樣受磷限制。然而，由于觀測數據的缺乏，學術界迄今尚不清楚凍土區土壤微生物是否受氮磷共同限制。 

中國科學院植物研究所研究員楊元合團隊以青藏高原多年凍土區為研究對象，基于大尺度野外取樣，通過多種研究手段，包括胞外酶化學計量、元素閾值比、功能基因豐度和養分添加實驗，揭示了凍土區土壤微生物養分限制特征。研究人員基于4種方法得到的結果一致顯示，凍土區土壤微生物受氮磷共同限制，并且，與凍土層相比，活動層土壤微生物養分限制程度更強。進一步研究發現，土壤資源化學計量和真菌細菌比是微生物養分限制空間變異的主要驅動因素：土壤微生物養分限制程度隨土壤可利用碳氮比或碳磷比增加而增強，但隨真菌細菌比增加而減弱。上述發現并不支持“凍土區土壤微生物主要受氮限制”的傳統觀點，為解析凍土融化背景下生態系統水平的碳-氮-磷交互作用奠定了理論基礎。 

相關成果于近日發表在《全球變化生物學》（Global Change Biology）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。