【Nature Communi】复旦大学李金全和聂明团队揭示干旱化会激发气候变暖下土壤无机碳丢失

土壤无机碳是土壤中仅次于有机碳的第二大碳库，主要存在于干旱、半干旱地区。传统认为土壤无机碳非常稳定，不易受气候的影响；因而，以往对碳分解热敏感性的研究主要关注土壤有机碳，对土壤无机碳过程热敏感性的认识非常匮乏。未来气候变暖下全球旱地总体趋于干旱化，土壤水分可利用性下降，从而影响土壤碳过程及其对温度变化的响应。然而，水分变化如何影响干旱区土壤有机碳和无机碳过程的热敏感性这一科学问题仍待回答。

为回答这一科学问题，本研究在中国北方东西干旱梯度样带选取30个样点，结合野外干旱梯度和室内水分处理两个实验，利用稳定碳同位素技术区分土壤有机碳源碳排放(SOC-derived CO2)和无机碳源碳排放(SIC-derived CO2)，并通过微宇宙变温培养实验探究两者的热敏感性(Q10_SOC和Q10_SIC) (图1)。

▲图1| 水分变化对旱地土壤有机和无机碳源CO2排放热敏感性影响的研究流程图。

研究结果发现土壤无机碳源CO2占土壤总碳排放约11%；随着水分含量降低，土壤有机和无机碳源CO2排放速率均呈减小的趋势，但无机碳源CO2排放占总CO2排放的比例增大。这些结果说明，土壤无机碳过程同样受气候变化的影响，未来干旱化会进一步增大土壤无机碳源CO2排放的比例。

此外，随干旱度增大，土壤有机碳源CO2排放热敏感性减小，而无机碳源CO2排放热敏感性增大(图2)。通过分析气候、物理、化学和底物等可能的影响因子，本研究进一步发现土壤有机碳源CO2排放热敏感性主要受物理保护作用和底物的调控，无机碳源CO2排放热敏感性主要受化学因子调控(图2)。

▲图2 | 干旱化对土壤有机和无机碳源CO2排放热敏感性的影响及其机制。

综上，本研究发现，土壤无机碳同样对CO2排放起到贡献作用，且会响应温度变化，打破了传统通常认为的土壤无机碳非常稳定、不易受气候变化的影响。此外，本研究发现水分减小会削弱土壤有机碳源CO2排放热敏感性，而增强无机碳源CO2排放热敏感性，说明未来干旱会激发气候变暖下土壤无机碳丢失。这些研究结果表明，土壤碳循环模型中应分开考虑土壤有机碳和无机碳源CO2排放热敏感性，以提高干旱区土壤碳库及其对气候变化响应的预测精度。

复旦大学李金全研究员为论文第一作者、聂明教授为论文通讯作者；复旦大学/上海师范大学裴俊敏博士、复旦大学方长明教授、复旦大学/云南大学李博教授为该论文的共同作者。本研究受到国家自然科学基金重大研究计划和青年项目、上海市碳达峰碳中和专项等项目的资助。

论文信息

标题：Drought may exacerbate dryland soil inorganic carbon loss under warming climate conditions

期刊：Nature Communications

类型：Articles

作者：李金全*, 裴俊敏, 方长明 ,李博 & 聂明*

时间：2024-01-19

DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-024-44895-y

来源：生态学家

转自：“iPlants”微信公众号

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