Comparison of Seasonal Soil Microbial Process in Snow-Covered Temperate Ecosystems of Northern China
- 1. Peking University
- 2. Institute of Botany
- 3. Chinese Academy of Sciences
Description
More than half of the earth's terrestrial surface currently experiences seasonal snow cover and soil frost. Winter compositional and functional investigations in soil microbial community are frequently conducted in alpine tundra and boreal forest ecosystems. However, little information on winter microbial biogeochemistry is known from seasonally snow-covered temperate ecosystems. As decomposer microbes may differ in their ability/strategy to efficiently use soil organic carbon (SOC) within different phases of the year, understanding seasonal microbial process will increase our knowledge of biogeochemical cycling from the aspect of decomposition rates and corresponding nutrient dynamics. In this study, we measured soil microbial biomass, community composition and potential SOC mineralization rates in winter and summer, from six temperate ecosystems in northern China. Our results showed a clear pattern of increased microbial biomass C to nitrogen (N) ratio in most winter soils. Concurrently, a shift in soil microbial community composition occurred with higher fungal to bacterial biomass ratio and gram negative (G-) to gram positive (G+) bacterial biomass ratio in winter than in summer. Furthermore, potential SOC mineralization rate was higher in winter than in summer. Our study demonstrated a distinct transition of microbial community structure and function from winter to summer in temperate snow-covered ecosystems. Microbial N immobilization in winter may not be the major contributor for plant growth in the following spring.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يعاني أكثر من نصف سطح الأرض حاليًا من الغطاء الثلجي الموسمي وصقيع التربة. وكثيرا ما تجرى التحقيقات التركيبية والوظيفية الشتوية في المجتمعات الميكروبية للتربة في النظم الإيكولوجية للتندرا والغابات الشمالية في جبال الألب. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل من المعلومات عن الكيمياء الحيوية الميكروبية الشتوية من النظم الإيكولوجية المعتدلة المغطاة بالثلوج الموسمية. نظرًا لأن الميكروبات المتحللة قد تختلف في قدرتها/استراتيجيتها على استخدام الكربون العضوي في التربة بكفاءة خلال مراحل مختلفة من العام، فإن فهم العملية الميكروبية الموسمية سيزيد من معرفتنا بالدورة البيوجيوكيميائية من جانب معدلات التحلل وديناميكيات المغذيات المقابلة. في هذه الدراسة، قمنا بقياس الكتلة الحيوية الميكروبية للتربة وتكوين المجتمع ومعدلات تمعدن مخزون الكربون العضوي في التربة المحتملة في الشتاء والصيف، من ستة أنظمة بيئية معتدلة في شمال الصين. أظهرت نتائجنا نمطًا واضحًا لزيادة نسبة الكتلة الحيوية الميكروبية C إلى النيتروجين (N) في معظم التربة الشتوية. في الوقت نفسه، حدث تحول في تكوين المجتمع الميكروبي للتربة مع ارتفاع نسبة الكتلة الحيوية الفطرية إلى البكتيرية ونسبة الكتلة الحيوية البكتيرية السالبة (G -) إلى الغرام الموجبة (G+) في فصل الشتاء مقارنة بالصيف. علاوة على ذلك، كان معدل تمعدن مخزون الكربون العضوي في التربة المحتمل أعلى في الشتاء منه في الصيف. أظهرت دراستنا انتقالًا متميزًا لهيكل المجتمع الميكروبي ووظيفته من الشتاء إلى الصيف في النظم الإيكولوجية المعتدلة المغطاة بالثلوج. قد لا يكون التثبيت الميكروبي في فصل الشتاء المساهم الرئيسي في نمو النبات في الربيع التالي.Translated Description (French)
Plus de la moitié de la surface terrestre de la Terre connaît actuellement une couverture neigeuse saisonnière et un gel du sol. Des études compositionnelles et fonctionnelles hivernales dans la communauté microbienne du sol sont fréquemment menées dans les écosystèmes de la toundra alpine et de la forêt boréale. Cependant, peu d'informations sur la biogéochimie microbienne hivernale sont connues à partir des écosystèmes tempérés recouverts de neige saisonnière. Comme les microbes décomposeurs peuvent différer dans leur capacité/stratégie à utiliser efficacement le carbone organique du sol (COS) au cours des différentes phases de l'année, la compréhension du processus microbien saisonnier augmentera notre connaissance du cycle biogéochimique du point de vue des taux de décomposition et de la dynamique des nutriments correspondante. Dans cette étude, nous avons mesuré la biomasse microbienne du sol, la composition de la communauté et les taux potentiels de minéralisation du COS en hiver et en été, dans six écosystèmes tempérés du nord de la Chine. Nos résultats ont montré un modèle clair d'augmentation du rapport de la biomasse microbienne C à l'azote (N) dans la plupart des sols d'hiver. Simultanément, un changement dans la composition de la communauté microbienne du sol s'est produit avec un rapport de biomasse fongique à bactérienne et un rapport de biomasse bactérienne gram négatif (G-) à gram positif (G+) plus élevés en hiver qu'en été. De plus, le taux de minéralisation potentielle du COS était plus élevé en hiver qu'en été. Notre étude a démontré une transition distincte de la structure et du fonctionnement des communautés microbiennes de l'hiver à l'été dans les écosystèmes enneigés tempérés. L'immobilisation microbienne de l'azote en hiver peut ne pas être le principal facteur de croissance des plantes au printemps suivant.Translated Description (Spanish)
Más de la mitad de la superficie terrestre de la tierra experimenta actualmente una capa de nieve estacional y heladas en el suelo. Las investigaciones composicionales y funcionales de invierno en la comunidad microbiana del suelo se realizan con frecuencia en la tundra alpina y los ecosistemas forestales boreales. Sin embargo, se conoce poca información sobre la biogeoquímica microbiana invernal de los ecosistemas templados cubiertos de nieve estacional. Como los microbios descomponedores pueden diferir en su capacidad/estrategia para usar eficientemente el carbono orgánico del suelo (COS) en diferentes fases del año, comprender el proceso microbiano estacional aumentará nuestro conocimiento del ciclo biogeoquímico desde el punto de vista de las tasas de descomposición y la dinámica de nutrientes correspondiente. En este estudio, medimos la biomasa microbiana del suelo, la composición de la comunidad y las posibles tasas de mineralización del COS en invierno y verano, de seis ecosistemas templados en el norte de China. Nuestros resultados mostraron un patrón claro de aumento de la proporción de biomasa microbiana C a nitrógeno (N) en la mayoría de los suelos de invierno. Al mismo tiempo, se produjo un cambio en la composición de la comunidad microbiana del suelo con una mayor proporción de biomasa fúngica a bacteriana y una proporción de biomasa bacteriana gram negativa (G-) a gram positiva (G+) en invierno que en verano. Además, la tasa potencial de mineralización del COS fue mayor en invierno que en verano. Nuestro estudio demostró una transición distintiva de la estructura y función de la comunidad microbiana del invierno al verano en ecosistemas templados cubiertos de nieve. La inmovilización microbiana del N en invierno puede no ser el principal contribuyente para el crecimiento de las plantas en la primavera siguiente.Files
journal.pone.0092985&type=printable.pdf
Files
(514.6 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c2b39a28b1707ed8ae2a973b8e5bfd85
|
514.6 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مقارنة بين العملية الميكروبية الموسمية للتربة في النظم الإيكولوجية المعتدلة المغطاة بالثلوج في شمال الصين
- Translated title (French)
- Comparaison du processus microbien saisonnier du sol dans les écosystèmes tempérés enneigés du nord de la Chine
- Translated title (Spanish)
- Comparación del proceso microbiano estacional del suelo en ecosistemas templados cubiertos de nieve del norte de China
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1966697364
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0092985
References
- https://openalex.org/W1519638452
- https://openalex.org/W1779431681
- https://openalex.org/W1948429154
- https://openalex.org/W1964043693
- https://openalex.org/W1966377770
- https://openalex.org/W1967582577
- https://openalex.org/W1969764600
- https://openalex.org/W1971684300
- https://openalex.org/W1972421211
- https://openalex.org/W1972486375
- https://openalex.org/W1983728617
- https://openalex.org/W1986263876
- https://openalex.org/W1992915840
- https://openalex.org/W2003245260
- https://openalex.org/W2009085440
- https://openalex.org/W2011646401
- https://openalex.org/W2014411128
- https://openalex.org/W2018481284
- https://openalex.org/W2019843387
- https://openalex.org/W2020136368
- https://openalex.org/W2022042827
- https://openalex.org/W2024926004
- https://openalex.org/W2025870333
- https://openalex.org/W2029154455
- https://openalex.org/W2030210297
- https://openalex.org/W2034558874
- https://openalex.org/W2036077102
- https://openalex.org/W2041383474
- https://openalex.org/W2049997870
- https://openalex.org/W2052528640
- https://openalex.org/W2053764792
- https://openalex.org/W2055100360
- https://openalex.org/W2059075856
- https://openalex.org/W2059317859
- https://openalex.org/W2076100085
- https://openalex.org/W2078067297
- https://openalex.org/W2084571644
- https://openalex.org/W2084770413
- https://openalex.org/W2084828647
- https://openalex.org/W2086599780
- https://openalex.org/W2087346921
- https://openalex.org/W2092863067
- https://openalex.org/W2092968444
- https://openalex.org/W2093294976
- https://openalex.org/W2096865569
- https://openalex.org/W2098432852
- https://openalex.org/W2104706381
- https://openalex.org/W2104823477
- https://openalex.org/W2105172241
- https://openalex.org/W2105989018
- https://openalex.org/W2108204183
- https://openalex.org/W2111279304
- https://openalex.org/W2116663774
- https://openalex.org/W2122219741
- https://openalex.org/W2123019546
- https://openalex.org/W2128443125
- https://openalex.org/W2130381736
- https://openalex.org/W2130698549
- https://openalex.org/W2131467986
- https://openalex.org/W2131873925
- https://openalex.org/W2134591841
- https://openalex.org/W2138224880
- https://openalex.org/W2138540827
- https://openalex.org/W2139022668
- https://openalex.org/W2139579882
- https://openalex.org/W2143288352
- https://openalex.org/W2144138018
- https://openalex.org/W2145068967
- https://openalex.org/W2149258768
- https://openalex.org/W2149352713
- https://openalex.org/W2153339784
- https://openalex.org/W2153825212
- https://openalex.org/W2156940419
- https://openalex.org/W2157008821
- https://openalex.org/W2157994386
- https://openalex.org/W2161038005
- https://openalex.org/W2165325744
- https://openalex.org/W2170743827
- https://openalex.org/W2174347131
- https://openalex.org/W4230827384