生態(tài)系統(tǒng)中，植物通過(guò)光合作用固定太陽(yáng)能以供給消費(fèi)者。植物死亡后其殘?bào)w輸入土壤，形成土壤有機(jī)碳庫(kù)，構(gòu)成土壤主要能量來(lái)源。土壤有機(jī)碳能量大小與有機(jī)碳自身特性和多元素循環(huán)相關(guān)。而土壤持留能量的能力受何種因素調(diào)控及其與多元素耦合和有機(jī)碳自身特性的關(guān)聯(lián)等尚不明晰。
中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員張仲勝團(tuán)隊(duì)以長(zhǎng)白山為研究對(duì)象，系統(tǒng)調(diào)查并對(duì)比分析了長(zhǎng)白山不同海拔及植被帶中土壤與枯落物熱值、土壤有機(jī)碳分子特性與多樣性以及土壤多元素耦合組成特征，揭示了多元素耦合與有機(jī)碳分子特征對(duì)土壤能量持留能力的控制機(jī)理。
研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)白山土壤和枯落物平均能量水平分別為565cal/g和3799cal/g，土壤/枯落物比例在6.28%~43.65%之間變化，平均為14.74%；不同植被帶土壤和枯落物之間存在差異。研究通過(guò)應(yīng)用熱裂解-氣質(zhì)聯(lián)機(jī)解析土壤有機(jī)碳分子結(jié)構(gòu)特征，并在長(zhǎng)白山土壤中鑒定出635個(gè)分子結(jié)構(gòu)。有機(jī)質(zhì)分子多樣性在1.81~4.17范圍內(nèi)變化，針葉林中有機(jī)質(zhì)分子多樣性低于其他植被帶。研究計(jì)算12種元素的耦合系數(shù)發(fā)現(xiàn)，耦合系數(shù)在5.25~24.56間變化，平均為9.88。
進(jìn)一步，分析發(fā)現(xiàn)，海拔與枯落物、耦合系數(shù)與枯落物和土壤、有機(jī)質(zhì)分子多樣性與土壤均呈正相關(guān)，耦合系數(shù)與土壤相關(guān)系數(shù)最高，海拔與枯落物相關(guān)系數(shù)最低，有機(jī)質(zhì)分子多樣性僅與枯落物呈正相關(guān)。這一研究報(bào)道了山地生態(tài)系統(tǒng)中土壤隨海拔高度存在差異，證實(shí)了土壤有機(jī)碳含量與土壤呈正相關(guān)，發(fā)現(xiàn)了有機(jī)質(zhì)蘊(yùn)含的能量值隨海拔高度增加。
VPA分析證實(shí)，耦合系數(shù)對(duì)土壤的影響最大，耦合系數(shù)可單獨(dú)解釋土壤變化的19%，耦合系數(shù)與環(huán)境因素結(jié)合可以解釋20%的土壤變異性。環(huán)境因素或有機(jī)質(zhì)分子多樣性單獨(dú)對(duì)土壤變異的解釋能力分別為9%和1%。而耦合系數(shù)、有機(jī)質(zhì)分子多樣性和環(huán)境因素聯(lián)合可解釋60%的土壤變異性。SEM模型顯示，海拔、耦合系數(shù)和有機(jī)質(zhì)分子多樣性均對(duì)土壤具有正效應(yīng)。影響順序?yàn)?/span>耦合系數(shù)>海拔>有機(jī)質(zhì)分子多樣性。
上述研究將土壤有機(jī)碳視為能量的“攜帶者”與“儲(chǔ)存池”，揭示了土壤中多元素耦合對(duì)能量固持具有主要調(diào)控作用，可深化科研人員對(duì)生物地球化學(xué)研究中物質(zhì)循環(huán)與能量傳遞之間耦合機(jī)理的認(rèn)識(shí)。
近期，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在Catena上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。
論文鏈接
本文鏈接：研究揭示多元素耦合對(duì)土壤能量持留能力的控制機(jī)理http://m.lensthegame.com/show-12-458-0.html
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