研究揭示气候变暖下土壤加速加速

由俄克拉荷马大学的研究人员领导的一项史无前例的研究强调了一个重要的生物圈反馈机制及其对将土壤碳释放到大气中的影响。

俄勒冈大学环境基因组学研究所所长、生物科学学院George Lynn Cross研究教授周继中是近期发表在《自然》杂志上的《实验性变暖加速温带草原生态系统中积极的土壤启动》的通讯作者通讯。周说，这项研究是首次利用实验室和现场实验数据来校准气候变化生态系统模型。

这也是第一项为温带草原生态系统中气候变暖加速土壤启动提供证据的研究。研究结果表明，土壤启动可能在陆地碳循环反馈过程和气候变化中发挥重要作用。

土壤启动——微生物分解原生土壤有机碳对新鲜碳输入的反应——是一种重要的反馈机制，可能会向大气中释放更多的土壤碳。周说，陆地碳与气候之间的实际关系是地球系统模型预测气候变暖的最大不确定性之一。

土壤有机碳对于土壤健康、粮食生产、生态系统功能和气候调节至关重要。

研究发现，实验性变暖通过改变土壤中微生物群落的功能结构来增加温带草原生态系统中的土壤启动。该项目的现场部分是在凯斯勒大气和生态现场站进行的，这是一个位于俄克拉荷马大学的环境研究和教育设施。由于该地点距离较近，因此可以进行频繁的测量，这是该研究的一个独特之处。

现场结果和实验室获得的活性微生物信息被纳入生态系统模型。研究发现，将微生物机制和信息纳入模型可以提高模型的确定性和预测的准确性。

这项研究的结果对于预测生态气候变化后果具有重要意义。由于该研究发现变暖会加速土壤启动，并且由于之前的研究尚未充分考虑这一点，因此在不考虑土壤启动的情况下，变暖对地球生态系统的有害影响可能比预期的更为严重。

然而，了解变暖导致的微生物活动变化可能会通过微生物组相互作用的原位工程产生抵消作用。

“我们的研究结果强调了气候变暖、微生物群落和土壤碳动态之间的复杂关系，”周说。“了解这些机制对于制定缓解气候变化的有效战略至关重要。”

“长期预测显示，变暖增强的土壤启动会导致异养呼吸显着增加，从而导致 CO 2排放量显着增加，”该研究的另一位主要作者、俄勒冈大学博士后研究员陶宣宇说。

“如果这种微生物介导的积极土壤启动效应普遍发生在不同的空间和时间尺度上，那么土壤启动对气候变暖的潜在积极反馈可能会比之前的预测更多。”