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近日，中國科學(xué)院植物研究所研究員韓興國團(tuán)隊(duì)與合作者在《全球變化生物學(xué)》上發(fā)表了關(guān)于土壤有機(jī)質(zhì)分解的溫度敏感性（Q10）及其機(jī)制方面的新進(jìn)展?；诿茁戏匠踢M(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，研究人員發(fā)現(xiàn)在假定底物濃度不隨溫度變化的前提下，酶促反應(yīng)的Q10與底物濃度對(duì)數(shù)遵循邏輯斯蒂函數(shù)非線性變化，但這種變化趨勢(shì)需要底物濃度范圍足夠大才能展現(xiàn)。
Q10是全球碳循環(huán)模型中的重要參數(shù)。以往研究證明，底物質(zhì)量控制有機(jī)質(zhì)分解的內(nèi)在溫度敏感性，而環(huán)境因子（如物理保護(hù)和礦物吸附等）會(huì)通過降低底物濃度來減弱有機(jī)質(zhì)分解的表觀溫度敏感性。但目前對(duì)于Q10的抑制作用還未被量化。
研究人員通過對(duì)內(nèi)蒙古第四紀(jì)古土壤序列（距今500 – 6900年）的物理保護(hù)、化學(xué)組成等進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其碳可利用性隨土壤年齡快速下降。室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Q10隨土壤年齡呈現(xiàn)非線性下降，直至1150年之后Q10保持不變。此外，層次分割結(jié)果表明碳可利用性是導(dǎo)致Q10隨土壤年齡非線性下降最主要的解釋變量，且碳可利用性下降的主要原因來自于土壤有機(jī)質(zhì)的物理保護(hù)和礦物吸附作用。
研究人員通過主成分分析整合出一個(gè)碳可利用性指數(shù)并重現(xiàn)了理論模擬中Q10和底物濃度的非線性關(guān)系。通過微生物接種和13C-葡萄糖添加實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步證明，物理保護(hù)和礦物吸附作用導(dǎo)致的碳可利用性的降低抑制了Q10。但另外一項(xiàng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在現(xiàn)代土壤中Q10隨活化能指數(shù)增長，這表明土壤有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量只有在底物有效性相對(duì)較高時(shí)才會(huì)調(diào)控Q10。
該研究表明在土壤有機(jī)質(zhì)分解的溫度敏感性依賴于底物濃度的范圍，只有當(dāng)?shù)孜餄舛瘸^臨界值時(shí)，底物質(zhì)量會(huì)成為Q10的主要控制因子。研究為當(dāng)前關(guān)于土壤溫度敏感性報(bào)道的相關(guān)爭(zhēng)論提供了理論依據(jù)。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1111/gcb.16183
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