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土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫(kù)，其大小取決于植物碳輸入和微生物碳輸出之間的動(dòng)態(tài)平衡。作為植物-微生物相互作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，土壤碳激發(fā)效應(yīng)是指植物碳輸入導(dǎo)致土壤有機(jī)碳分解加速或減慢的現(xiàn)象，在一定程度上決定著土壤碳庫(kù)的周轉(zhuǎn)速率。因此，闡明土壤碳激發(fā)效應(yīng)的大尺度格局及其調(diào)控因素，有助于認(rèn)識(shí)土壤碳庫(kù)對(duì)氣候變化的響應(yīng)，進(jìn)而對(duì)準(zhǔn)確評(píng)估陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與氣候變暖之間的反饋關(guān)系具有重要意義。然而，以往的土壤碳激發(fā)效應(yīng)研究主要關(guān)注植被、土壤與微生物屬性等傳統(tǒng)因素的影響，尚不清楚土壤碳穩(wěn)定性機(jī)制(化學(xué)難降解性和物理化學(xué)保護(hù))的作用。

中國(guó)科學(xué)院植物研究所楊元合研究組以青藏高原高寒草地為研究對(duì)象，基于2200km的野外樣帶調(diào)查，結(jié)合室內(nèi)¹³C同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)、地球化學(xué)分析、模型反演等多種手段，揭示了土壤碳激發(fā)效應(yīng)的空間變異及其驅(qū)動(dòng)因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)難降解性和物理化學(xué)保護(hù)是導(dǎo)致高寒草地土壤碳激發(fā)效應(yīng)空間變異的關(guān)鍵因素，其作用超過(guò)了傳統(tǒng)的植被、土壤和微生物屬性。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，土壤碳激發(fā)效應(yīng)隨土壤難分解碳組分的增加而增強(qiáng)，但隨土壤團(tuán)聚體和礦物保護(hù)作用的增加而減弱。該研究強(qiáng)調(diào)了土壤碳穩(wěn)定性機(jī)制對(duì)土壤碳激發(fā)效應(yīng)的調(diào)控作用，相關(guān)結(jié)果為模型預(yù)測(cè)全球變化背景下土壤碳庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化提供了啟示。

該研究成果于11月8日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》（Nature Communications）。楊元合研究組副研究員陳蕾伊和已畢業(yè)碩士研究生劉莉?yàn)檎撐墓餐谝蛔髡撸瑮钤蠟橥ㄓ嵶髡摺１本┐髮W(xué)研究員朱彪、哥廷根大學(xué)教授Yakov Kuzyakov和上海海洋大學(xué)教授許云平也參與了部分工作。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等的資助。

土壤碳激發(fā)效應(yīng)受化學(xué)難降解性和物理化學(xué)保護(hù)調(diào)控