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研究背景

凍土區(qū)“增溫快、碳儲(chǔ)量大”的特點(diǎn)使其成為氣候變化的敏感區(qū)和脆弱區(qū)，凍土碳循環(huán)與氣候變暖之間的反饋關(guān)系也因此成為全球變化研究群體廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)話題。然而，目前學(xué)術(shù)界對凍土碳動(dòng)態(tài)的認(rèn)識(shí)仍存在很大不確定性，不同模型預(yù)測的凍土碳損失相差近9倍（74-652 Pg C；1 Pg = 1015g）。

作為調(diào)節(jié)碳-氣候反饋關(guān)系的關(guān)鍵參數(shù)，凍土碳釋放的溫度敏感性（通常用Q10表示，即溫度每增加10度碳釋放速率增加的倍數(shù)）是導(dǎo)致模型預(yù)測結(jié)果存在不確定性的潛在原因之一。在此背景下，基于統(tǒng)一方法獲取的Q10數(shù)據(jù)集對于實(shí)現(xiàn)模型校準(zhǔn)、提升模擬能力至關(guān)重要。

然而，以往的研究大多集中在凍土區(qū)活動(dòng)層土壤碳分解的溫度敏感性，真正源自凍土層的觀測數(shù)據(jù)十分匱乏。特別是，尚不清楚礦物保護(hù)、微生物屬性以及底物質(zhì)量調(diào)控凍土碳動(dòng)態(tài)的相對重要性。

礦物保護(hù)和微生物屬性調(diào)控凍土融化后碳釋放的溫度敏感性

中國植物學(xué)會(huì)副秘書長、中科院植物所楊元合研究組基于凍土樣帶調(diào)查和室內(nèi)培養(yǎng)方法解析了青藏高原凍土融化后碳釋放溫度敏感性的空間格局和驅(qū)動(dòng)因素。

研究人員發(fā)現(xiàn)，凍土融化后Q10呈現(xiàn)較大空間變異，表明模型中需考慮該參數(shù)的空間異質(zhì)性而非使用固定常數(shù)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Q10主要受礦物保護(hù)和微生物屬性調(diào)控。其中，礦物保護(hù)減弱凍土碳釋放的溫度敏感性，而微生物屬性則扮演著雙重角色：高的微生物豐度與活性促進(jìn)碳釋放及其對增溫的響應(yīng)，而高的微生物多樣性導(dǎo)致較低的Q10。這一結(jié)果意味著生物與非生物因素的影響會(huì)使凍土碳-氣候反饋比之前預(yù)想的更為復(fù)雜。上述發(fā)現(xiàn)拓展了學(xué)術(shù)界對凍土碳動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為提高模型對凍土-碳?xì)夂蚍答伒念A(yù)測能力提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

該研究成果“Temperature sensitivity of permafrost carbon release mediated by mineral and microbial properties”于8月6日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Science Advances。

植物所博士研究生秦書琪為論文第一作者，楊元合研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究等項(xiàng)目的資助。

個(gè)人簡介

楊元合研究員

楊元合研究員主要從事全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)研究，研究成果發(fā)表在Science Advances, Nature Geoscience, Nature Communications, Ecology, Global Change Biology等國際主流期刊上。