Decreases in soil moisture and orga

Decreases in soil moisture and organic matter quality suppress
microbial decomposition following a boreal forest fire
Sandra R. Holden a, *, 1
, Asmeret Asefaw Berhe b
, Kathleen K. Treseder a
a Department of Ecology and Evolutionary Biology, University of California, Irvine, Irvine, CA 92697-2525, USA
b School of Natural Sciences, University of California, Merced, Merced, CA 95343, USA
article info
Article history:
Received 1 October 2014
Received in revised form
10 April 2015
Accepted 12 April 2015
Available online 24 April 2015
Keywords:
Boreal forest
Decomposition
Forest fire
Microbial respiration
Reciprocal transplant
Soil microbial community
abstract
Climate warming is projected to increase the frequency and severity of wildfires in boreal forests, and
increased wildfire activity may alter the large soil carbon (C) stocks in boreal forests. Changes in boreal
soil C stocks that result from increased wildfire activity will be regulated in part by the response of
microbial decomposition to fire, but post-fire changes in microbial decomposition are poorly understood.
Here, we investigate the response of microbial decomposition to a boreal forest fire in interior Alaska and
test the mechanisms that control post-fire changes in microbial decomposition. We used a reciprocal
transplant between a recently burned boreal forest stand and a late successional boreal forest stand to
test how post-fire changes in abiotic conditions, soil organic matter (SOM) composition, and soil microbial
communities influence microbial decomposition. We found that SOM decomposing at the burned
site lost 30.9% less mass over two years than SOM decomposing at the unburned site, indicating that
post-fire changes in abiotic conditions suppress microbial decomposition. Our results suggest that
moisture availability is one abiotic factor that constrains microbial decomposition in recently burned
forests. In addition, we observed that burned SOM decomposed more slowly than unburned SOM, but
the exact nature of SOM changes in the recently burned stand are unclear. Finally, we found no evidence
that post-fire changes in soil microbial community composition significantly affect decomposition. Taken
together, our study has demonstrated that boreal forest fires can suppress microbial decomposition due
to post-fire changes in abiotic factors and the composition of SOM. Models that predict the consequences
of increased wildfires for C storage in boreal forests may increase their predictive power by incorporating
the observed negative response of microbial decomposition to boreal wildfires.
© 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
1. Introduction
The soils of boreal forests store an estimated 150
191 Pg carbon
(C), which accounts for approximately 20% of global soil organic C
(Jobbagy and Jackson, 2000; Tarnocai et al., 2009). Given the large
amount of C stored in the soils of boreal forests, there is substantial
interest in predicting the impact of climate warming on soil C
stocks in this region. Surface temperatures in boreal ecosystems
have increased by approximately 2 C in the past 100 years, and
these ecosystems are anticipated to warm by an additional 3
8 C
in the next century (Wendler and Shulski, 2009; IPCC, 2013). One
anticipated consequence of climate warming in boreal forests is an
increase in wildfire activity.
Fires are a chronic global disturbance in boreal forests, but North
American and Eurasian boreal forests experience distinct fire regimes.
In North America, boreal forest fires are typically highintensity
crown fires that kill most trees, combust organic matter
in surface soils, and initiate century-long vegetation succession. In
contrast, Eurasian boreal forests fires are typically low-intensity
surface fires that do not kill healthy trees (Wooster and Zhang,
2004; de Groot et al., 2013a; Rogers et al., 2015). Climate warming
and summer drought are predicted to shift boreal forest fire
dynamics in North America to a fire regime characterized by a
greater number of extreme fire years with larger fires that burn at
higher severity (Gillett et al., 2004; Turetsky et al., 2011; de Groot
et al., 2013b). Models of future wildfire activity predict that the
burned area in North American boreal forests could increase 2
5
* Corresponding author. Department of Earth System Science, 3200 Croul Hall,
University of California, Irvine, CA, 92697-3100, USA. Tel.: þ1 541 231 7432; fax: þ1
949 824 2181.
E-mail address: [e-mail] (S.R. Holden). 1 Now at Department of Earth System Science, University of California, Irvine,
Irvine, CA 92697-3100, USA.
Con

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ลดความชื้นของดินและคุณภาพอินทรีย์ระงับจุลินทรีย์ย่อยสลายต่อไฟป่า borealโฮลเดน Sandra R. a, *, 1, B Asefaw Berhe Asmeretแคทลีนเค Treseder การภาควิชานิเวศวิทยาและชีววิทยาของวิวัฒนาการ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เออร์ไวน์ เออร์ไวน์ CA 92697-2525 สหรัฐอเมริกาขโรงเรียนของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เมอร์ เมอร์ CA 95343 สหรัฐอเมริกาข้อมูลบทความบทความประวัติ:รับ 1 2557 ตุลาคมได้รับในแบบฟอร์มการปรับปรุง10 2558 เมษายนยอมรับ 12 2558 เมษายนบริการออนไลน์ 24 2015 เมษายนคำสำคัญ:ป่า Borealแยกส่วนประกอบไฟป่าจุลินทรีย์หายใจปลูกซึ่งกันและกันชุมชนจุลินทรีย์ดินบทคัดย่อสภาพภูมิอากาศร้อนคาดว่าจะเพิ่มความถี่และความรุนแรงของ wildfires ในป่า boreal และได้เพิ่มกิจกรรมอาจเปลี่ยนแปลงหุ้นคาร์บอน (C) ดินขนาดใหญ่ในป่า boreal การเปลี่ยนแปลงใน borealหุ้นดิน C ที่ได้จากกิจกรรมเพิ่มได้จะควบคุมได้บางส่วน โดยการตอบสนองของจุลินทรีย์ย่อยสลายไฟ แต่ไฟหลังเปลี่ยนแปลงสลายตัวจุลินทรีย์จะไม่เข้าใจที่นี่ เราตรวจสอบการตอบสนองของจุลินทรีย์สลายตัวให้ไฟไหม้ป่า boreal ในอลาสกาภายใน และทดสอบกลไกที่ควบคุมการเปลี่ยนแปลงโพสต์ไฟจุลินทรีย์ย่อยสลาย เราใช้คำปลูกป่า boreal เขียนเพิ่งยืนและยืน boreal ป่าต่อเนื่องหลังการทดสอบการเปลี่ยนแปลงวิธีโพสต์ไฟเงื่อนไข abiotic องค์ประกอบอินทรีย์ (SOM) ดิน และจุลินทรีย์ดินชุมชนมีอิทธิพลต่อการย่อยสลายของจุลินทรีย์ เราพบว่าจู่ SOM ในการเขียนเว็บไซต์หาย 30.9% มวลมากกว่าสองปีกว่าส้มจู่ที่การเผาไหม้ ระบุว่าการเปลี่ยนแปลงโพสต์ไฟเงื่อนไข abiotic ระงับเชื้อจุลินทรีย์ย่อยสลาย ผลลัพธ์ที่แนะนำให้ความชื้นที่มีปัจจัย abiotic หนึ่งที่จำกัดจุลินทรีย์ย่อยสลายในเพิ่ง เขียนป่า นอกจากนี้ เราสังเกตที่เขียนย่อยสลายช้ากว่าเผาไหม้ส้ม ส้ม แต่ธรรมชาติแท้จริงเปลี่ยนแปลงส้มยืนเพิ่งเขียนไม่ชัดเจน ในที่สุด เราไม่พบหลักฐานว่า ไฟหลังการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบชุมชนจุลินทรีย์ดินที่มีผลต่อสลายตัวอย่างมาก ถ่ายกัน ศึกษาของเราได้แสดงให้เห็นว่า ไฟป่า boreal สามารถระงับเชื้อจุลินทรีย์ย่อยสลายเนื่องจากหลังไฟ abiotic ปัจจัยและองค์ประกอบของ SOM. รุ่นที่ทำนายผลของ wildfires เพิ่มสำหรับ C เก็บในป่า boreal อาจเพิ่มอำนาจทำนาย โดยผสมผสานตอบสนองเป็นค่าลบที่สังเกตของจุลินทรีย์ย่อยสลายการ boreal wildfires© 2015 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์บทนำดินป่าไม้ boreal เก็บคาร์บอน Pg 150 191 การประเมิน(บัญชีที่ประมาณ 20% ของโลก C) ดินอินทรีย์ C(Jobbagy และ Jackson, 2000 Tarnocai et al. 2009) รับขนาดใหญ่ยอดเงินที่เก็บไว้ในดินป่าไม้ boreal C มีพบสนใจในการทำนายผลกระทบของภาวะโลกร้อนภูมิอากาศดิน Cหุ้นในภูมิภาคนี้ อุณหภูมิพื้นผิวในระบบนิเวศ borealเพิ่มขึ้น โดยประมาณ 2 ใน 100 ปี และระบบนิเวศเหล่านี้คาดว่าจะโดยการ 8 C 3 เพิ่มเติมในศตวรรษต่อไป (Wendler และ Shulski, 2009 IPCC, 2013) อย่างใดอย่างหนึ่งคาดว่า เป็นผลมาจากสภาพอากาศร้อนในป่า boreal เป็นเพิ่มในกิจกรรมได้ไฟไหม้เป็นเรื้อรังการรบกวนในป่า boreal แต่เหนือโลกอเมริกัน และนกป่า boreal พบระบอบไฟแตกต่างกันในอเมริกาเหนือ ไฟป่า boreal มีไฟไฟมงกุฎที่ฆ่าต้นไม้ combust อินทรีย์ส่วนใหญ่ในพื้นผิวดิน และเริ่มต้นสืบพืชยาวศตวรรษ ในความคมชัด ไฟไหม้ป่า boreal นกเป็นความเข้มต่ำโดยทั่วไปไฟพื้นผิวที่ไม่ทำลายสุขภาพต้นไม้ (วูสเทอะเซียร์และเตียว2004 de Groot et al. 2013a โรเจอร์ส et al. 2015) สภาพภูมิอากาศร้อนและแห้งแล้งฤดูร้อนคาดว่า จะเปลี่ยนไฟป่า borealdynamics ในอเมริกาเหนือเพื่อระบอบไฟเป็นลักษณะจำนวนปีมากไฟกับไฟใหญ่ที่เขียนในความรุนแรงสูง (Gillett et al. 2004 Turetsky et al. 2011 de Grootet al. 2013b) รูปแบบของกิจกรรมได้ในอนาคตทำนายที่การพื้นที่เขียนในป่า boreal อเมริกาเหนือสามารถเพิ่ม 2 5* ผู้สอดคล้องกัน วิทยาศาสตร์ระบบฝ่ายโลก 3200 Croul ฮอลล์มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เออร์ไวน์ CA, 92697-3100 สหรัฐอเมริกา โทร.: þ1 541 231 7432 โทรสาร: þ1949 824 2181อีเมล์: [e-mail] (โฮลเดน S.R.) 1 ที่แผนกของโลกระบบวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เออร์ ไวน์เออร์ไวน์ CA 92697-3100 สหรัฐอเมริกาคอนดิชั่น

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ลดลงในความชื้นในดินและคุณภาพของสารอินทรีย์ปราบปราม
การย่อยสลายของจุลินทรีย์ต่อไปนี้ไฟป่าเหนือ
แซนดร้าอาร์โฮลเดนที่ * 1
, Asmeret Asefaw Berhe B
, แคทลีนเค Treseder
กรมนิเวศวิทยาและชีววิทยาวิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเออร์ไวน์ Irvine, CA 92697-2525, USA
B โรงเรียนวิทยาศาสตร์ธรรมชาติมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียเซด Merced, CA 95343, USA
ข้อมูลบทความ
ประวัติศาสตร์บทความ
ที่ได้รับ 1 ตุลาคม 2014
ได้รับการแก้ไขในรูปแบบ
10 เมษายน 2015
ได้รับการยอมรับ 12 เมษายน 2015
พร้อมใช้งานออนไลน์ 24 เมษายน 2015
คำสำคัญ:
เหนือป่า
สลาย
ไฟป่า
จุลินทรีย์หายใจ
ซึ่งกันและกันปลูก
ดินจุลินทรีย์ชุมชน
นามธรรม
สภาพภูมิอากาศร้อนคาดว่าจะเพิ่มความถี่และความรุนแรงของไฟป่าในป่าเหนือและ
กิจกรรมที่เพิ่มขึ้นอาจปรับเปลี่ยนไฟป่าคาร์บอนขนาดใหญ่ของดิน (C) หุ้นในป่าเหนือ การเปลี่ยนแปลงในทางเหนือ
หุ้น C ดินที่เกิดจากกิจกรรมของไฟป่าที่เพิ่มขึ้นจะได้รับการควบคุมในส่วนของการตอบสนองของ
การย่อยสลายของจุลินทรีย์ที่จะยิง แต่การเปลี่ยนแปลงหลังไฟไหม้ในการย่อยสลายของจุลินทรีย์ที่มีความเข้าใจไม่ดี.
ที่นี่เราจะตรวจสอบการตอบสนองของการย่อยสลายของจุลินทรีย์เหนือที่ ไฟป่าในการตกแต่งภายในอลาสกาและ
ทดสอบกลไกที่ควบคุมการเปลี่ยนแปลงหลังไฟไหม้ในการย่อยสลายของจุลินทรีย์ เราใช้ซึ่งกันและกัน
ปลูกระหว่างยืนป่าเผาเมื่อเร็ว ๆ นี้เหนือและสายเหนือป่าต่อเนื่องยืนเพื่อ
ทดสอบการเปลี่ยนแปลงวิธีการโพสต์ไฟในสภาพแวดล้อมดินอินทรียวัตถุ (SOM) องค์ประกอบของจุลินทรีย์ดินและ
ชุมชนที่มีอิทธิพลต่อการย่อยสลายของจุลินทรีย์ เราพบว่า SOM เน่าเฟะที่เผา
เว็บไซต์สูญเสียมวล 30.9% น้อยกว่าสองปีกว่า SOM เน่าเฟะที่เว็บไซต์เผาไหม้แสดงให้เห็นว่า
การเปลี่ยนแปลงหลังการเกิดไฟไหม้ในสภาพแวดล้อมที่การปราบปรามการย่อยสลายของจุลินทรีย์ ผลของเราแสดงให้เห็นว่า
ความชื้นเป็นปัจจัยหนึ่งที่ abiotic constrains การย่อยสลายของจุลินทรีย์ในการเผาไหม้เมื่อเร็ว ๆ นี้
ป่า นอกจากนี้เรายังตั้งข้อสังเกตว่าการเผาไหม้ SOM ย่อยสลายช้ากว่า SOM เผาไหม้ แต่
ธรรมชาติที่แท้จริงของ SOM การเปลี่ยนแปลงในการยืนที่ถูกเผาเมื่อเร็ว ๆ นี้มีความชัดเจน สุดท้ายเราไม่พบหลักฐาน
ว่ามีการเปลี่ยนแปลงหลังการเกิดเพลิงไหม้ในองค์ประกอบของจุลินทรีย์ดินชุมชนอย่างมีนัยสำคัญส่งผลกระทบต่อการสลายตัว นำมา
ร่วมกันศึกษาของเราได้แสดงให้เห็นว่าไฟไหม้ป่าเหนือสามารถปราบปรามการย่อยสลายของจุลินทรีย์เนื่องจาก
การเปลี่ยนแปลงหลังไฟไหม้ในปัจจัย abiotic และองค์ประกอบของส้ม รูปแบบที่คาดการณ์ผลกระทบ
ของไฟป่าที่เพิ่มขึ้นสำหรับการจัดเก็บ C ในป่าเหนืออาจเพิ่มอำนาจการพยากรณ์ของพวกเขาโดยการใช้มาตรการ
การตอบสนองเชิงลบข้อสังเกตของการย่อยสลายของจุลินทรีย์ไฟป่าเหนือ.
© 2015 เอลส์ จำกัด สงวนลิขสิทธิ์.
1 บทนำ
ดินของป่าเหนือเก็บประมาณ 150 191 หน้าคาร์บอน
(C) ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 20% ของทั่วโลกดินอินทรีย์
(Jobbagy และแจ็คสัน, 2000. Tarnocai et al, 2009) ได้รับขนาดใหญ่
ปริมาณของ C ที่เก็บไว้ในดินของป่าเหนือที่มีนัยสำคัญ
ที่น่าสนใจในการทำนายผลกระทบของภาวะโลกร้อนสภาพภูมิอากาศบนดินซี
หุ้นในภูมิภาคนี้ อุณหภูมิพื้นผิวในระบบนิเวศเหนือ
ได้เพิ่มขึ้นประมาณ 2 ซีในอดีตที่ผ่านมา 100 ปีและ
ระบบนิเวศเหล่านี้คาดว่าจะอุ่นโดยเพิ่มอีก 3 8 องศาเซลเซียส
ในศตวรรษถัดไป (Wendler และ Shulski 2009; IPCC, 2013) หนึ่ง
ผลที่คาดว่าจะของสภาพภูมิอากาศร้อนในป่าเหนือเป็น
เพิ่มขึ้นในกิจกรรมไฟป่า.
ไฟไหม้มีความวุ่นวายทั่วโลกเรื้อรังในป่าเหนือ แต่นอร์ท
อเมริกันและป่าเหนือเอเชียได้สัมผัสกับความเข้มข้นของไฟที่แตกต่างกัน.
ในทวีปอเมริกาเหนือ, ไฟไหม้ป่าเหนือมักจะ highintensity
ไฟมงกุฎ ที่ฆ่าต้นไม้ส่วนใหญ่เผาไหม้สารอินทรีย์
ในดินพื้นผิวและเริ่มต้นศตวรรษที่ยาวสืบทอดพืช ใน
ทางตรงกันข้ามเอเชียเหนือป่าไฟไหม้โดยทั่วไปจะมีความเข้มต่ำ
ไฟพื้นผิวที่ไม่ได้ฆ่าต้นไม้มีสุขภาพดี (วูสเตอร์และ Zhang,
2004; เดอกรู, et al, 2013a;.. โรเจอร์ส, et al, 2015) สภาพภูมิอากาศร้อน
และภัยแล้งในช่วงฤดูร้อนที่คาดว่าจะเปลี่ยนเหนือป่าไฟ
พลวัตในทวีปอเมริกาเหนือระบอบการปกครองไฟไหม้โดดเด่นด้วย
จำนวนมากของปีไฟไหม้รุนแรงกับไฟขนาดใหญ่ที่เผาไหม้ที่
รุนแรงสูงกว่า (Gillett et al, 2004;. Turetsky, et al. 2011 เดอกรู
., et al, 2013b) รูปแบบของกิจกรรมที่ไฟป่าในอนาคตคาดการณ์ว่า
พื้นที่เผาไหม้ในอเมริกาเหนือเหนือป่าจะเพิ่มขึ้น 2? 5
* ผู้รับผิดชอบ กรมของโลกระบบวิทยาศาสตร์ 3200 Croul ฮอลล์
มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียเออร์ไวน์, CA, 92697-3100, USA Tel .: Th1 541 231 7432; โทรสาร: Th1
949 824 2181.
E-mail address: [e-mail] (อาร์โฮลเดน) 1 ตอนนี้ที่ภาควิชาระบบโลกวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเออร์ไวน์,
Irvine, CA 92697-3100, USA.
Con