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植物所在冻土碳分解及其温度敏感性研究中取得进展

植物所在冻土碳分解及其温度敏感性研究中取得进展

  冻土分布区储存着大量有机碳,其碳库大小超过全球土壤碳库的1/2。同时,冻土区气温在以超过全球平均值2倍的速率持续上升。显著的气候变暖可能使得冻土中储存的大量碳被微生物分解释放,进而导致碳循环与气候变暖之间的正反馈。在此背景下,冻土碳循环成为近年来全球变化研究中广泛关注的焦点问题。然而,目前学术界对于冻土碳释放速率及其与气候变暖反馈关系的认识还存在很大不确定性。冻土层与活动层土壤碳分解的调控因素是否相同、冻土分布区土壤碳分解的温度敏感性是否仅取决于底物质量等基本问题还没有得到解决。

  为了解决上述问题,中国科学院植物研究所杨元合研究组基于对青藏高原多年冻土区在20132014年连续两年的大范围采样,结合室内恒温、变温培养以及碳分解模型等多种手段,揭示了青藏高原冻土碳分解及其温度敏感性的调控机制。研究人员发现,冻土层土壤碳释放速率与活动层相当甚至更快。有趣的是,活动层土壤碳释放速率主要受底物质量控制,而冻土层土壤碳释放速率则主要取决于微生物尤其是真菌的相对丰度。进一步研究表明,冻土区土壤碳分解温度敏感性不仅取决于底物质量,同时也受到了土壤pH等环境因素的显著影响。这一结果并不支持早期学术界关于“底物质量是维持土壤碳稳定性的主幸运28要机制”的传统认识。

  该项研究揭示了冻土层与活动层土壤碳分解调控因素的差异,阐明了冻土区土壤碳分解温度敏感性与底物、环境、微生物属性之间的关联,相关研究结果为发展地球系统模型提供了重要启示,对认识冻土碳循环特征及其与气候变暖之间的反馈关系具有重要意义。

  上述研究结果以两篇论文的形式近期在线发表在《自然-通讯》(Nature Communications和《全球生物地球化学循环》(Global Biogeochemical Cycles期刊上。杨元合研究组助理研究员陈蕾伊和博士研究生丁金枝分别是上述两篇论文的第一作者。该研究得到了科技部重大科学研究计划、国家自然科学基金、中国科学院—北京大学“率先合作团队”和中组部“青年千人计划”项目的资助。

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活动层与冻土层土壤碳脆弱性及其调控因素的差异 

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底物质量控制活动层土壤碳释放速率,微生物丰度决定冻土层土壤碳释放速率