聶明團(tuán)隊(duì)在土壤碳循環(huán)方面取得重要進(jìn)展
8月6日，復(fù)旦大學(xué)生科院聶明團(tuán)隊(duì)在全球變化生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果以《氣溫上升可能引發(fā)森林生態(tài)系統(tǒng)深層土壤碳的流失》（“Rising temperature may trigger deep soil carbon loss across forest ecosystems”）為題發(fā)表于《尖端科學(xué)》（Advanced Science）雜志。
因大氣CO2濃度升高引起的全球變暖問(wèn)題是21世紀(jì)人類社會(huì)所面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。全球土壤有機(jī)碳庫(kù)儲(chǔ)量約是大氣碳庫(kù)的三倍，因此通過(guò)土壤有機(jī)碳分解釋放的CO2對(duì)大氣CO2濃度有著重要的影響，進(jìn)而改變區(qū)域乃至全球氣候。土壤有機(jī)碳的分解強(qiáng)度受到溫度的調(diào)控，其對(duì)溫度的敏感性被認(rèn)為是決定未來(lái)氣候變化態(tài)勢(shì)的關(guān)鍵因素之一，也是陸地氣候預(yù)測(cè)模型的關(guān)鍵假設(shè)與重要參數(shù)。底層土壤儲(chǔ)藏著與表層土壤相當(dāng)?shù)挠袡C(jī)碳，然而以往研究主要集中于表層土壤，對(duì)底層土壤碳分解的溫度敏感性還知之甚少，這直接制約了對(duì)未來(lái)氣候變化態(tài)勢(shì)的判斷。
為此，該研究團(tuán)隊(duì)選取我國(guó)90個(gè)典型森林生態(tài)系統(tǒng)（圖1），涉及熱帶雨林、亞熱帶森林、暖溫帶森林、寒溫帶森林與北方森林。每個(gè)森林中分6個(gè)土層采集了1米深度的土壤，探究土壤有機(jī)碳分解溫度敏感性隨土壤剖面變化的一般性規(guī)律及其調(diào)控機(jī)制。
圖1 中國(guó)森林90個(gè)典型土壤剖面采樣點(diǎn)空間分布圖。
研究發(fā)現(xiàn)，隨著土壤深度的增加，有機(jī)碳分解的溫度敏感性隨之增大，表明底層土壤碳分解對(duì)全球變暖的響應(yīng)更為敏感（圖2a）。此外，表層土壤碳分解溫度敏感性主要受氣候因子調(diào)控，而底層土壤主要受氣候因子和碳質(zhì)量的共同調(diào)控（圖2b）。
圖2 土壤有機(jī)碳分解溫度敏感性（Q10）隨土壤深度增加而增大（a）及不同因子對(duì)Q10調(diào)控作用的相對(duì)貢獻(xiàn)隨土壤深度的變化（b）。
該研究還發(fā)現(xiàn)，忽視土壤有機(jī)碳分解溫度敏感性沿土壤剖面的變異，會(huì)極大低估土壤釋放的CO2量（圖3），強(qiáng)調(diào)急需將這一特征納入到陸地氣候預(yù)測(cè)模型中以提高預(yù)測(cè)精度。
圖3 與多層模型（six-layer model；使用剖面變異的溫度敏感性Q10值）相比，單層模型（single-layer model；將表層0–10 cm土壤的Q10值應(yīng)用于整個(gè)土壤剖面）會(huì)低估本世紀(jì)末溫度升高3°C時(shí)土壤碳排放，即高估土壤相對(duì)碳庫(kù)（relative SOC stock）。
據(jù)悉，聶明教授于2015年回國(guó)加盟復(fù)旦大學(xué)，近年來(lái)在全球變化生態(tài)學(xué)領(lǐng)域開(kāi)展了相關(guān)研究，已取得系列進(jìn)展（Science, 2018; Global Change Biology, 2020; Soil Biology and Biochemistry, 2017/2018×2/2020×2; Soil & Tillage Research, 2020; Geoderma, 2020; Environmental Research Letters, 2020; Science of the Total Environment, 2019; Agriculture, Ecosystems & Environment, 2016/2017/2018/2020; Ecological Engineering, 2019）。
博士后李金全為該論文第一作者，聶明教授為論文通訊作者。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202001242
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