北京师范大学Nature Communications｜揭示增温对不同土壤有机碳组分含量和温度敏感性的影响

1月2日，北京师范大学环境学院夏星辉教授团队在Nature子刊 《Nature Communications》发表了题为“Short-term warming supports mineral-associated carbon accrual in abandoned croplands”的研究论文。

土壤有机碳 (SOC) 是陆地最大的碳库，SOC库的微小变化可能显著影响区域甚至全球气候，研究不同SOC组分对增温的响应是预测土壤碳-气候反馈的前提。SOC 可以物理分级为颗粒态有机碳 (POC) 和矿物结合态有机碳 (MAOC)，当前研究主要聚焦于探索不同生态系统POC和MAOC的含量，关于增温对POC、MAOC影响的研究十分有限。此外，POC和MAOC因来源、组成和稳定性的差异导致了两者温度敏感性 (Q10) 不同，以往的研究普遍发现POC的Q10高于MAOC，然而，尚不清楚增温对POC和MAOC Q10的影响。

针对以上科学问题，北京师范大学夏星辉团队以中国农业荒地为研究对象，通过在中国不同气候带12个点位 (纬度22.33-46.58°N、年均温-0.9-22.3°C、年均降水量330-2272 mm, 图1) 开展为期3年的原位模拟增温实验，利用SOC物理分级和室内变温培养技术，揭示了增温对POC、MAOC含量和Q10的影响。

图1 原位模拟增温实验点位分布图 (a)，

以及增温对POC和MAOC含量和比例的影响 (b-f)

研究发现，增温后POC平均含量基本保持不变，而MAOC平均含量显著增加 (图1)。POC和MAOC含量的变化分别受地下生物量和微生物残体碳的调控 (图2)。此外，增温后POC的Q10略微增加而MAOC的Q10几乎不变 (图3)，底物质量和矿物保护的变化分别是影响POC和MAOC Q10变化的主要因素 (图4)。无论增温与否，MAOC的Q10都显著低于POC，表明MAOC是SOC中更稳定的碳组分。这些结果揭示了短期增温有利于提高农业荒地稳定碳的封存。

图2 增温后POC (a, b) 和MAOC (c, d) 含量响应比 (lnRR) 与影响因子响应比的相对重要性及关系

图3 增温对POC和MAOC Q10的影响

图4 增温对POC和MAOC的影响及调控机制概念图

北京师范大学环境学院为第一单位，已毕业博士研究生、中国科学院地理科学与资源研究所张真瑞博士后为论文第一作者，夏星辉教授为通讯作者。论文合作者包括北京师范大学环境学院博士生高会，硕士生黄姝睿，北京林业大学生态与自然保护学院高晓霞讲师，中国科学院地理科学与资源研究所牛书丽研究员，欧盟委员会联合研究中心Emanuele Lugato教授。研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。

论文链接： https://doi.org/10.1038/s41467-024-55765-y

图文：夏星辉

排版：李   谦

审核：刘瑞民

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