生態系統中，植物通過光合作用固定太陽能以供給消費者。植物死亡后其殘體輸入土壤，形成土壤有機碳庫，構成土壤主要能量來源。土壤有機碳能量大小與有機碳自身特性和多元素循環相關。而土壤持留能量的能力受何種因素調控及其與多元素耦合和有機碳自身特性的關聯等尚不明晰。
中國科學院東北地理與農業生態研究所研究員張仲勝團隊以長白山為研究對象，系統調查并對比分析了長白山不同海拔及植被帶中土壤與枯落物熱值、土壤有機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碳分子特征對土壤能量持留能力的控制機理。
研究發現，長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。研究通過應用熱裂解-氣質聯機解析土壤有機碳分子結構特征，并在長白山土壤中鑒定出635個分子結構。有機質分子多樣性在1.81~4.17范圍內變化，針葉林中有機質分子多樣性低于其他植被帶。研究計算12種元素的耦合系數發現，耦合系數在5.25~24.56間變化，平均為9.88。
進一步，分析發現，海拔與枯落物、耦合系數與枯落物和土壤、有機質分子多樣性與土壤均呈正相關，耦合系數與土壤相關系數最高，海拔與枯落物相關系數最低，有機質分子多樣性僅與枯落物呈正相關。這一研究報道了山地生態系統中土壤隨海拔高度存在差異，證實了土壤有機碳含量與土壤呈正相關，發現了有機質蘊含的能量值隨海拔高度增加。
VPA分析證實，耦合系數對土壤的影響最大，耦合系數可單獨解釋土壤變化的19%，耦合系數與環境因素結合可以解釋20%的土壤變異性。環境因素或有機質分子多樣性單獨對土壤變異的解釋能力分別為9%和1%。而耦合系數、有機質分子多樣性和環境因素聯合可解釋60%的土壤變異性。SEM模型顯示，海拔、耦合系數和有機質分子多樣性均對土壤具有正效應。影響順序為耦合系數>海拔>有機質分子多樣性。
上述研究將土壤有機碳視為能量的“攜帶者”與“儲存池”，揭示了土壤中多元素耦合對能量固持具有主要調控作用，可深化科研人員對生物地球化學研究中物質循環與能量傳遞之間耦合機理的認識。
近期，相關研究成果在線發表在Catena上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。
論文鏈接
本文鏈接：研究揭示多元素耦合對土壤能量持留能力的控制機理http://www.lensthegame.com/show-12-458-0.html
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