Published March 1, 2024
| Version v1
Publication
Microbial carbon use efficiency and soil organic carbon stocks across an elevational gradient in the Peruvian Andes
Creators
- 1. University of Helsinki
- 2. Natural Resources Institute Finland
- 3. National Agrarian University
- 4. Institute for Molecular Medicine Finland
Description
Soils of mountain ecosystems are one of the most vulnerable ecosystems to climate change, while the ecosystem services they produce are significant and currently at risk. High altitude soils contain high C stocks, but due to difficult access to sites these areas are understudied. Moreover, how the C and N cycling is changing in response to climate change in these ecosystems, is still unclear. Microbial carbon use efficiency (CUE) and its dependency on the environmental constraints along the altitudinal gradients is one important unknown factor. Here we present results from an altitudinal gradient study (3500 to 4500 m a.s.l.) from a Polylepis forest in the Peruvian Andes. We measured the soil organic carbon (SOC) stocks and microbial metabolic CUE by 13C glucose tracing and microbial resource use efficiency (CUEC:N) based on enzyme activity measurements. We expected to find an increase in SOC stock, microbial nutrient limitations, and lower CUE with elevation. SOC stocks depended on soil development and followed a unimodal curve that peaks at 4000 m in two of the three studied valleys. Neither 13CUE nor CUEC:N changed significantly with altitude. Soil C:N ratio, β-glucosidase, chitinase, and phosphatase enzyme activities increased with elevation, but peroxidase activity decreased with elevation. We suggest that more labile organic matter left at high elevation could compensate for the increasing nutrient limitation at high elevation, resulting in no noticeable change in CUE with elevation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعد تربة النظم الإيكولوجية الجبلية واحدة من أكثر النظم الإيكولوجية عرضة لتغير المناخ، في حين أن خدمات النظم الإيكولوجية التي تنتجها مهمة ومعرضة للخطر حاليًا. تحتوي التربة المرتفعة على مخزونات عالية من الكربون، ولكن نظرًا لصعوبة الوصول إلى المواقع، فإن هذه المناطق غير مدروسة. علاوة على ذلك، لا يزال من غير الواضح كيف يتغير دوران C و N استجابة لتغير المناخ في هذه النظم الإيكولوجية. تعد كفاءة استخدام الكربون الميكروبي (CUE) واعتماده على القيود البيئية على طول التدرجات الارتفاعية أحد العوامل المهمة غير المعروفة. نقدم هنا نتائج دراسة تدرج الارتفاع (3500 إلى 4500 متر مكعب) من غابة Polylepis في جبال الأنديز في بيرو. قمنا بقياس مخزون الكربون العضوي في التربة (SOC) والإشارة الأيضية الميكروبية من خلال تتبع الجلوكوز 13C وكفاءة استخدام الموارد الميكروبية (CUEC:N) بناءً على قياسات نشاط الإنزيم. توقعنا العثور على زيادة في مخزون الكربون العضوي في التربة، وقيود المغذيات الميكروبية، وإشارة أقل مع الارتفاع. اعتمدت مخزونات الكربون العضوي في التربة على تطور التربة واتبعت منحنى أحادي الواسطة يبلغ ذروته عند 4000 متر في اثنين من الوديان الثلاثة التي تمت دراستها. لم يتغير 13CUE ولا CUEC:N بشكل كبير مع الارتفاع. زادت نسبة التربة C:N، β - glucosidase، الكيتيناز، وأنشطة إنزيم الفوسفاتاز مع الارتفاع، لكن نشاط البيروكسيداز انخفض مع الارتفاع. نقترح أن المواد العضوية الأكثر مرونة المتروكة على ارتفاعات عالية يمكن أن تعوض عن الحد المتزايد من المغذيات على ارتفاعات عالية، مما يؤدي إلى عدم حدوث تغيير ملحوظ في الإشارة مع الارتفاع.Translated Description (French)
Les sols des écosystèmes de montagne sont l'un des écosystèmes les plus vulnérables au changement climatique, tandis que les services écosystémiques qu'ils produisent sont importants et actuellement menacés. Les sols de haute altitude contiennent des stocks de C élevés, mais en raison de l'accès difficile aux sites, ces zones sont sous-étudiées. De plus, la façon dont le cycle du carbone et de l'azote évolue en réponse au changement climatique dans ces écosystèmes n'est toujours pas claire. L'efficacité d'utilisation du carbone microbien (CUE) et sa dépendance aux contraintes environnementales le long des gradients altitudinaux est un facteur inconnu important. Nous présentons ici les résultats d'une étude de gradient altitudinal (3500 à 4500 m d'altitude) d'une forêt de Polylepis dans les Andes péruviennes. Nous avons mesuré les stocks de carbone organique (COS) du sol et les SIGNAUX métaboliques microbiens par traçage du glucose 13C et efficacité de l'utilisation des ressources microbiennes (CUEC :N) sur la base de mesures de l'activité enzymatique. Nous nous attendions à trouver une augmentation du stock de COS, des limitations en nutriments microbiens et un INDICE plus faible avec l'altitude. Les stocks de COS dépendaient du développement du sol et suivaient une courbe unimodale qui culmine à 4000 m dans deux des trois vallées étudiées. Ni le 13CUE ni le CUEC :N n'ont changé de manière significative avec l'altitude. Le rapport C :N du sol, les activités enzymatiques de la β-glucosidase, de la chitinase et de la phosphatase augmentaient avec l'élévation, mais l'activité de la peroxydase diminuait avec l'élévation. Nous suggérons qu'une matière organique plus labile laissée à haute altitude pourrait compenser la limitation croissante des nutriments à haute altitude, ce qui n'entraînerait aucun changement notable du REPÈRE avec l'altitude.Translated Description (Spanish)
Los suelos de los ecosistemas de montaña son uno de los ecosistemas más vulnerables al cambio climático, mientras que los servicios ecosistémicos que producen son significativos y actualmente están en riesgo. Los suelos de gran altitud contienen altas reservas de C, pero debido a la dificultad de acceso a los sitios, estas áreas están poco estudiadas. Además, aún no está claro cómo están cambiando los ciclos C y N en respuesta al cambio climático en estos ecosistemas. La eficiencia del uso del carbono microbiano (CUE) y su dependencia de las restricciones ambientales a lo largo de los gradientes altitudinales es un importante factor desconocido. Aquí presentamos los resultados de un estudio de gradiente altitudinal (3500 a 4500 m s.n.m.) de un bosque de Polylepis en los Andes peruanos. Medimos las reservas de carbono orgánico del suelo (SOC) y la SEÑAL metabólica microbiana mediante el rastreo de glucosa 13C y la eficiencia del uso de recursos microbianos (CUEC:N) en función de las mediciones de la actividad enzimática. Esperábamos encontrar un aumento en el stock de COS, limitaciones de nutrientes microbianos y UNA MENOR SEÑAL con la elevación. Las poblaciones de COS dependían del desarrollo del suelo y seguían una curva unimodal que alcanza su punto máximo a 4000 m en dos de los tres valles estudiados. Ni 13CUE ni CUEC:N cambiaron significativamente con la altitud. La relación suelo C:N, las actividades de las enzimas β-glucosidasa, quitinasa y fosfatasa aumentaron con la elevación, pero la actividad de la peroxidasa disminuyó con la elevación. Sugerimos que más materia orgánica lábil que queda a gran altitud podría compensar la creciente limitación de nutrientes a gran altitud, lo que no provocaría un cambio notable en la SEÑAL con la altitud.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- كفاءة استخدام الكربون الميكروبي ومخزونات الكربون العضوي في التربة عبر تدرج ارتفاعي في جبال الأنديز في بيرو
- Translated title (French)
- Efficacité de l'utilisation du carbone microbien et stocks de carbone organique du sol à travers un gradient d'altitude dans les Andes péruviennes
- Translated title (Spanish)
- Eficiencia en el uso de carbono microbiano y reservas de carbono orgánico del suelo a través de un gradiente de elevación en los Andes peruanos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4389700783
- DOI
- 10.1016/j.apsoil.2023.105228
References
- https://openalex.org/W1558577766
- https://openalex.org/W1685833191
- https://openalex.org/W1783429052
- https://openalex.org/W1810028515
- https://openalex.org/W1956066765
- https://openalex.org/W1965445308
- https://openalex.org/W1969543759
- https://openalex.org/W1969575501
- https://openalex.org/W1970535384
- https://openalex.org/W1976509657
- https://openalex.org/W1980731145
- https://openalex.org/W1981340268
- https://openalex.org/W1983896162
- https://openalex.org/W1985343940
- https://openalex.org/W1989987546
- https://openalex.org/W1996387110
- https://openalex.org/W2004256739
- https://openalex.org/W2012494167
- https://openalex.org/W2018786192
- https://openalex.org/W2022192927
- https://openalex.org/W2028475223
- https://openalex.org/W2035719017
- https://openalex.org/W2041383474
- https://openalex.org/W2045266140
- https://openalex.org/W2051130996
- https://openalex.org/W2052648234
- https://openalex.org/W2053057104
- https://openalex.org/W2061040425
- https://openalex.org/W2064331123
- https://openalex.org/W2067664057
- https://openalex.org/W2077059968
- https://openalex.org/W2081776673
- https://openalex.org/W2085575765
- https://openalex.org/W2087474788
- https://openalex.org/W2093228682
- https://openalex.org/W2094999261
- https://openalex.org/W2105507854
- https://openalex.org/W2109631166
- https://openalex.org/W2115363650
- https://openalex.org/W2120446449
- https://openalex.org/W2120846406
- https://openalex.org/W2130558535
- https://openalex.org/W2144682544
- https://openalex.org/W2157994386
- https://openalex.org/W2166705929
- https://openalex.org/W2190173930
- https://openalex.org/W2311493409
- https://openalex.org/W2478908224
- https://openalex.org/W2491070470
- https://openalex.org/W2506615655
- https://openalex.org/W2582743722
- https://openalex.org/W2589876890
- https://openalex.org/W2596223166
- https://openalex.org/W2736456658
- https://openalex.org/W2742266988
- https://openalex.org/W2773245643
- https://openalex.org/W2777852939
- https://openalex.org/W2791618585
- https://openalex.org/W2794011378
- https://openalex.org/W2809037465
- https://openalex.org/W2889281719
- https://openalex.org/W2890720354
- https://openalex.org/W2892334539
- https://openalex.org/W2897830120
- https://openalex.org/W2897880559
- https://openalex.org/W2901015627
- https://openalex.org/W2910689128
- https://openalex.org/W2930327325
- https://openalex.org/W2946448869
- https://openalex.org/W2954875334
- https://openalex.org/W2996335903
- https://openalex.org/W3019277859
- https://openalex.org/W3024649803
- https://openalex.org/W3034852811
- https://openalex.org/W3126961116
- https://openalex.org/W3168484223
- https://openalex.org/W4224231561
- https://openalex.org/W4232012457
- https://openalex.org/W4283446177
- https://openalex.org/W4290930099