聶明團隊在土壤碳循環(huán)方面取得重要進展
8月6日，復旦大學生科院聶明團隊在全球變化生態(tài)學研究領(lǐng)域取得重要進展。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》（Advanced Science）雜志。
因大氣CO2濃度升高引起的全球變暖問題是21世紀人類社會所面臨的最嚴峻挑戰(zhàn)之一。全球土壤有機碳庫儲量約是大氣碳庫的三倍，因此通過土壤有機碳分解釋放的CO2對大氣CO2濃度有著重要的影響，進而改變區(qū)域乃至全球氣候。土壤有機碳的分解強度受到溫度的調(diào)控，其對溫度的敏感性被認為是決定未來氣候變化態(tài)勢的關(guān)鍵因素之一，也是陸地氣候預測模型的關(guān)鍵假設與重要參數(shù)。底層土壤儲藏著與表層土壤相當?shù)挠袡C碳，然而以往研究主要集中于表層土壤，對底層土壤碳分解的溫度敏感性還知之甚少，這直接制約了對未來氣候變化態(tài)勢的判斷。
為此，該研究團隊選取我國90個典型森林生態(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。每個森林中分6個土層采集了1米深度的土壤，探究土壤有機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)控機制。
圖1 中國森林90個典型土壤剖面采樣點空間分布圖。
研究發(fā)現(xiàn)，隨著土壤深度的增加，有機碳分解的溫度敏感性隨之增大，表明底層土壤碳分解對全球變暖的響應更為敏感（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Q10調(diào)控作用的相對貢獻隨土壤深度的變化（b）。
該研究還發(fā)現(xiàn)，忽視土壤有機碳分解溫度敏感性沿土壤剖面的變異，會極大低估土壤釋放的CO2量（圖3），強調(diào)急需將這一特征納入到陸地氣候預測模型中以提高預測精度。
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值應用于整個土壤剖面）會低估本世紀末溫度升高3°C時土壤碳排放，即高估土壤相對碳庫（relative SOC stock）。
據(jù)悉，聶明教授于2015年回國加盟復旦大學，近年來在全球變化生態(tài)學領(lǐng)域開展了相關(guān)研究，已取得系列進展（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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