当前位置: X-MOL 学术Funct. Ecol. › 论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
植物凋落物角质层的光降解通过增加对非降雨水分的吸收来增强微生物分解
Functional Ecology ( IF 4.6 ) Pub Date : 2022-04-09 , DOI: 10.1111/1365-2435.14053
J. Robert Logan 1, 2, 3 , Paul Barnes 4 , Sarah E. Evans 1, 2, 3
Affiliation  

1 简介

植物凋落物分解是全球碳循环的重要组成部分。虽然在中质系统(Adair 等人,2008 年)中凋落物腐烂过程已被很好地理解(Adair 等人,  2008 年),但在旱地,凋落物分解涉及几个鲜为人知的过程的相互作用,包括光降解(Austin 和 Vivanco,  2006 年;Smith 等人,  2010 年),非降雨水分(NRM;雾、露水和水蒸气;Evans 等人,  2020 年;Gliksman 等人,  2017 年)和分解者对强烈的非生物压力源(如长时间干燥)的反应(Logan 等人,  2021年)造成的生物降解)。这可能会导致复杂的动态与经典范式不完全吻合。例如,虽然植物生物量的生产与旱地的降雨密切相关(Poulter 等人,  2014 年;Seely & Louw,  1980 年),但这种生物量的分解很少与这些系统中的降雨量相关(奥斯汀,  2011 年)。由于干旱和半干旱土地覆盖了地球陆地表面的 40%,并且可以占全球碳储存年际变化的一半(Poulter 等人,  2014 年),因此目前我们在全球描述陆地分解过程的能力存在差距, 特别是随着全球旱地的水分状况发生变化 (Dai,  2013 ; Forthun et al.,  2006; Haensler 等人,  2011 年;库蒂等人,  2019 年;牛等人,  2010)。

与降雨支持的生物活动是凋落物分解的主要驱动力的大多数中干系统相比,在旱地,非生物过程在驱动分解中发挥更大的作用(Austin,  2011 年),并且在某些生态系统中占凋落物总腐烂的大部分(Austin和维万科,  2006 年)。光降解——太阳辐射对垃圾的直接或间接分解——在地面太阳辐照度高、降水量低且不稳定的干旱地区尤为重要,从而降低了分解者的活动(Austin & Vivanco,  2006 年)。将光降解纳入现有的凋落物衰减模型可以显着改善模型预测(Adair 等人,  2017 年;Chen 等人,  2016 年)),但需要做更多的工作来了解光降解与其他凋落物腐烂过程相互作用的机制。

太阳辐射通过多种机制影响垃圾分解。木质素、纤维素和半纤维素等有机化合物的光解直接加速了垫料的质量损失(Brandt 等人,  2009 年;Day 等人,  2019 年),还会产生可进一步降解垫料有机成分的过氧化物和活性氧物质等中间体通过间接途径(King 等人,  2012 年;Messenger 等人,  2009 年)。通过裂解木质素等顽固化合物中的双键,太阳辐射可以使垫料更容易受到随后的微生物降解(King 等人,  2012 年;Wang 等人,  2017 年))。这一过程称为光引发或光促进,比单独的非生物光降解或微生物分解更能加速质量损失(Gliksman 等人,  2017 年;Wang 等人,  2015 年)。由于光引发将旱地的两个主要分解过程(生物降解和光降解)联系起来,因此了解光引发的机制对于准确描述这些系统中的碳周转至关重要。

在许多旱地,NRM​​ 驱动的生物分解和光降解通过光引发机制相互作用。通过在地中海灌木丛中操纵夜间湿度和白天太阳辐照度,Gliksman 等人。( 2017 ) 发现 NRM 支持的微生物活动和光降解对日光时间尺度的协同作用。林等人。( 2018 年) 发现,当微观世界在白天经历紫外线辐射和夜间黑暗潮湿环境的交替循环时,CO 2的产生和木质素的降解明显更大。由于在某些草原上 NRM 的发生频率高达 95%(Ritter 等人,  2019 年),并且占垫料质量损失的大部分(Evans 等人,  2020 年)),NRM 驱动的生物腐烂和光降解之间的相互作用可能对旱地凋落物腐烂至关重要。

虽然许多研究都集中在太阳辐射使木质素更容易受到生物腐烂影响的经典光致引发机制(Austin & Ballare,  2010 ; Austin et al.,  2016 ; King et al.,  2012),但结构性木质素通常位于植物内部在外表面被破坏或去除之前不会暴露在太阳辐射下的组织。相反,植物角质层中存在的化合物的光降解可能在腐烂的早期阶段更为重要(Bruhn 等人,  2014 年)。角质层厚度等物理特性可以通过阻止分解真菌和水来减缓垫料腐烂(Zukswert & Prescott,  2017) 和植物角质层含有许多易受太阳紫外线 (UV; 290–400 nm) 辐射降解的光反应化合物(Bruhn 等人,  2014 年;Day 等人,  2019 年;Messenger 等人,  2009 年)。由于角质层是活植物中有效的水屏障(Shepherd & Griffiths,  2006 年),它们可能会影响衰老后 NRM 事件期间凋落物吸收水分的能力。

我们着手测试一种新的光引发机制,通过这种机制,太阳辐射会降解植物凋落物的角质层,增加 NRM 事件期间的水分吸收,从而增强生物分解。由于在 NRM 事件期间垫料水分含量控制着生物活动(Jacobson 等人,  2015 年),水分含量部分取决于角质层渗透性,我们假设随着太阳辐射降解角质层,它变得更易渗透水分,从而增强微生物分解过程NRM 事件。





"点击查看英文标题和摘要"

更新日期:2022-04-09
down
wechat
bug