Nature Communications｜火灾使全球土壤生物地球化学过程解耦

生态环境科学 · 公众号 · · 2025-02-04 09:39

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转自：生态学者

火是生态系统中常见的自然现象，既能促进生态系统的演替和发展，也可以因人为因素干扰，对生态系统健康和人类福祉构成严重威胁。在气候变化（如增温和干旱）和土地利用（如可燃物累积）等多重全球变化因子的共同作用下，未来全球火灾发生的频率、强度及持续时间预计将显著加剧。然而，当前对于火灾干扰是否会导致生态系统碳、氮、磷等生物地球化学循环的解耦仍缺乏清晰认识，这为预测陆地生态系统的可持续性以及在全球变化背景下精准管理生态系统带来了重大挑战。

西班牙国家科学院塞维利亚农业与资源环境研究所周贵尧研究员团队联合德国生物多样性研究中心、西班牙卡斯蒂利亚拉曼查大学、东北林业大学、中国科学院沈阳应用生态研究所、山东大学、福建农林大学和澳大利亚西悉尼大学等10余家科研机构，通过对全球6大洲、471个火灾实验点的土壤样本数据构建了以森林生态系统为主的火灾数据库，结合机器学习模型，发现火灾显著削弱了生态系统的土壤固碳功能，破坏了养分循环平衡，进而导致生态系统的生物地球化学过程发生解耦 (图一)。

研究进一步揭示，寒冷地区的针叶林及以外生菌根为主导的森林生态系统的生物地球化学过程对火灾响应最为剧烈 (图二)。此外，森林生态系统在经历火灾干扰后，往往需要数十年才能恢复至初始状态。该研究强调了火灾对土壤生物地球化学过程及生态系统服务所带来的级联效应，并指出，这种影响可能在全球环境变化的叠加下进一步威胁陆地生态系统的可持续性。因此，文章呼吁科学家、生态系统管理者、政策制定者以及火灾潜在影响区需进一步加强协作，针对不同生态系统的特性优化火灾管理策略，从而精准促进森林生态系统的长期稳定与可持续发展。

该研究以“ Fire-driven disruptions of global soil biochemical relationships ”为题发表于 Nature Communications 杂志。 西班牙国家科学院塞维利亚农业与资源环境研究所周贵尧研究员为第一和通讯作者，Manuel Delgado-Baquerizo教授为共同通讯作者。 德国科学院院士、德国生物多样性综合研究中心 Nico Eisenhauer 教授、东北林业大学 周旭辉 教授、 杜正刚 副教授、邬瀚同学和柴华博士、西班牙卡斯蒂利亚拉曼查大学 Manuel Esteban Lucas-Borja 教授、中科院沈阳应用生态所 翟凯燕 博士、山东大学 段慧敏 同学、西班牙马德里康普斯顿大学 Miguel Berdugo 博士、福建农林大学 刘圣恩 副教授、西班牙国家科学院塞维利亚农业与资源环境研究所 Daniel Revillini 博士以及西悉尼大学 Tadeo Sáez-Sandino 博士等在该研究中做出了重要贡献。该研究得到了欧盟和西班牙国家科学院科研人才基金资助。

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图一火灾解耦全球生态系统的生物地球化学过程

图二火灾对生物地球化学过程的影响受气候和生态系统类型调控

原文链接 ↓

https://doi.org/10.1038/s41467-025-56598-z

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