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研究与创新

变暖升高,臭氧对植物根具有不利影响,促进土壤碳损失

田野的大豆植物。
大豆植物会出现健康,但根源疼痛时受温暖的温度和臭氧水平增加。照片由NC州立大学提供。

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水金胡
米克·库利科夫斯基 919.218.5937.

在气候变化中发挥关键作用的两个因素 - 增加了气候变暖和臭氧水平升高 - 似乎对大豆植物根部有不利影响,它们与土壤中的共生微生物的关系以及植物螯合碳的方式。

结果,发表于7月9日版科学进步,表现出植物射击地上的少数变化,但地下的一些令人痛苦的结果,包括增加碳,而是将碳作为温室气体释放到大气中。

北卡罗来纳州立大学的研究人员审查了具有某些重要地下生物的变暖和增加臭氧水平的相互作用 - 丛枝菌根真菌(AMF) - 促进通过防止土壤有机物质分解在地上保持碳的化学相互作用,从而停止逃逸来自分解材料的碳。

他说:“固碳能力对土壤生产力非常重要——此外,当碳逸出时,还会产生温室气体增加的有害影响。”水金胡,NC州植物病理学教授和本文的相应作者。

在陆地上大约80%的植物中存在,AMF与植物的双赢关系。AMF从植物中占用碳,并提供植物需要种植和发展的氮和其他有用的土壤营养素。

在该研究中,研究人员将大豆的曲线设置为大约3摄氏度的空气温度,臭氧水平较高的斑块,含有更高水平的沉积物和臭氧的曲线,以及无修饰的控制图。由此产生的实验表明,臭氧水平变暖和增加的臭氧水平使大豆根稀释剂,因为它们节省资源以获得所需的营养素。

胡说,大豆品种通常对臭氧敏感。在过去十年中,美国一些地区的臭氧水平有些稳定,甚至有所下降,但在迅速工业化的地区,如印度和中国,臭氧水平急剧上升。

“臭氧和气候变暖已经证明对许多作物——不仅仅是大豆——以及许多草类和树种造成了很大的压力,”胡说臭氧和气候变暖使植物衰弱。植物试图最大限度地吸收养分,因此它们的根变得更细更长,因为它们需要开发足够的土壤资源。这一弱点导致AMF的减少和更快的根系和真菌菌丝的转换,从而刺激分解,使碳固存更加困难。这些连锁反应可能会对地下产生深远的影响,尽管在某些情况下,植物的新梢看起来很正常。”

胡锦涛说,他惊讶地惊讶的是,植物射击对变暖和臭氧的压力没有大量影响;控制和实验图中的植物叶片的生物量差不多。

也许更令人惊讶的是,胡说,更多的变暖和臭氧改变了AMF的类型,殖民大豆植物。

该研究表明,叫做AMF种类的水平血管球用更多的变暖和臭氧减少,而一个物种则称为Paraglomus.增加。

血管球保护有机碳免受微生物分解的同时Paraglomus.“胡说八道,更有效地吸收营养素。”“我们没有指望这些社区以这种方式转移。”

胡锦涛计划继续研究土壤固碳系统以及土壤中的其他温室气体排放,如一氧化二氮(N2O)。

该研究由美国农业部 - 国家粮食和农业研究所(2012-02978-230561和2018-51106-28773)提供资金;美国农业部农业研究服务,国家农业和生命科学学院。H. David Shew和Richard Zobel共同撰写本文,肯特伯克在NC州和美国农业部农业研究服务中工作。麻醉和Zobel设计了长期田间温度和臭氧操作实验。本文的第一作者是前NC国家博士学位。学生Yunpeng邱。

-库利科夫斯基-

编辑的注释:纸上的摘要跟随。

“气候变暖和臭氧升高导致细根和菌根真菌之间的权衡,并刺激有机碳分解”

作者:邱云鹏、郭立金、徐新宇、张琳、张康成、陈孟飞、赵叶欣、O健特。伯基,H。大卫·休,理查德·W。佐贝尔、张毅、胡水金

发表:7月9日,2021年科学进步

迪伊:10.1126 / sciadv.abe9256

抽象的:气候变暖和耐臭氧(EO3)是重要的气候变化组分,可显着影响植物生长和植物微生物相互作用。然而,导致对土壤碳(C)动力学以及潜在机制的影响仍不清楚。在这里,我们展示了变暖,EO3及其组合诱导根系与其共生丛菌菌根真菌(AMF)之间的权衡,并刺激在Nontilled Soybean Agroecosystem中的有机C分解。在变暖和EO3减少根生物量和AMF定殖时,它们增加了特异性的根长度,降低了根系组织密度,并促进了天然和新加入的有机C的分解。此外,它们转移了AMF群落组合物,支持该属Paraglomus.菌丝表面营养吸收能力强血管球易受土壤有机碳的保护。我们的研究结果为植物-微生物相互作用对气候变暖和eO3的响应以及这些响应如何在未来气候变化情景下调节土壤有机碳动态提供了新的见解。

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