土壤微生物源碳：全球尺度的時空分布預測

土壤有機碳（SOC）是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，在減緩氣候變化和提高土壤生產力方面發(fā)揮著至關重要的作用。目前的認識表明，微生物可以通過一系列分解代謝和合成代謝將土壤中的碳轉化為自身生物量。且其死亡和裂解后，如胞外酶、胞外聚合物物質等化合物可以與土壤中的礦物質結合，抵抗后續(xù)世代微生物的再利用，并有助于形成緩慢循環(huán)的有機碳池。這一組分被稱為微生物源碳（MDC）。

微生物源碳大約占總SOC庫的一半，是持久性SOC庫的主要組成部分，并對氣候變化有反饋。然而，我們對全球尺度上MDC儲量的時空動態(tài)變化的理解有限，這阻礙了我們評估全球變暖對持久性SOC固存的長期影響。

中國科學院南京土壤研究所張佳寶院士和梁玉婷研究員課題組聯(lián)合沈陽應用生態(tài)研究所、丹麥奧胡斯大學、德國卡塞爾大學、瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院、美國俄克拉何馬大學等國內外研究單位在預測土壤微生物源碳的時空分布方面取得了重要進展。相關研究成果發(fā)表在《國家科學評論》。

歷史分析：MDC儲量對全球變暖的反應

該團隊利用全球數(shù)據(jù)庫和人工智能技術預測了1981-2018年全球93.4%陸地面積的土壤MDC儲量的時空變化。結果表明，全球溫度每升高1℃，可預測區(qū)域內的土壤MDC儲量將減少6.7 Pg，這相當于全球MDC總儲量的1.4%或大氣碳庫的0.9%。

圖1. 土壤微生物源碳儲量在1981-2018年間的全球變化

未來預測：共享社會經(jīng)濟路徑對MDC儲量的影響

在上述估算與分析的基礎上，研究團隊進一步預測了不同共享社會經(jīng)濟路徑下的未來全球MDC儲量。研究結果顯示，共享社會經(jīng)濟路徑的選擇在很大程度上影響了MDC儲量的預測結果，到2100年全球MDC儲量將減少6-37 Pg。

圖2. 在不同社會經(jīng)濟路徑下，對全球未來土壤MDC儲量的預測

MDC對于SOC的長期穩(wěn)定至關重要。MDC的減少意味著有相當一部分穩(wěn)定的SOC可以以二氧化碳的形式釋放到大氣中，在大氣和土壤碳池之間形成正反饋通路。并且，補充MDC庫存將需要一段較長的時間，可能跨越幾十年或更長的時間。

鑒于MDC獨特的生物化學功能，這項研究對建模工作以及預測當前和未來氣候情景下的陸地-大氣碳平衡具有直接影響。

了解詳情，請閱讀原文

Global decline in microbial-derived carbon stocks with climate warming and its future projections. National Science Review. doi:10.1093/nsr/nwae330