土壤碳的周轉(zhuǎn)與截獲機(jī)制是碳生物地球化學(xué)循環(huán)的核心議題,關(guān)乎土壤健康與氣候調(diào)節(jié)。近年來(lái),土壤研究技術(shù)的革新以及理論的發(fā)展推動(dòng)了學(xué)術(shù)界對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)形成和穩(wěn)定機(jī)制的認(rèn)知重塑,達(dá)成了以土壤微生物碳泵(MCP)概念體系為核心的機(jī)制共識(shí)。盡管近年來(lái)關(guān)于MCP對(duì)土壤有機(jī)碳(SOC)固存貢獻(xiàn)的研究迅速增長(zhǎng),但對(duì)MCP固碳功能的直接評(píng)估仍然滯后。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所研究團(tuán)隊(duì)基于土壤MCP過(guò)程的三階段框架:反應(yīng)(Reaction)- 行為(Behavior)- 效應(yīng)(Effect),聚焦其長(zhǎng)期固碳效應(yīng)(Effect),提出關(guān)鍵指標(biāo)“△MCP能效(△MCP efficacy)”。該指標(biāo)基于土壤微生物殘?bào)w與SOC變化速率之間的相對(duì)差異,刻畫了兩者的同步或異步變化。研究團(tuán)隊(duì)據(jù)此構(gòu)建了涵蓋13種相對(duì)變化組合的全情景MCP功能評(píng)價(jià)體系,并進(jìn)一步提出,在土壤碳增匯實(shí)踐中,僅追求SOC量“增不增”可能產(chǎn)生誤判;為保障長(zhǎng)期效益,更應(yīng)在此基礎(chǔ)上關(guān)注SOC“穩(wěn)不穩(wěn)”。本研究提出的以土壤微生物殘?bào)w和SOC同/異步動(dòng)態(tài)(△MCP能效)為核心的土壤MCP功能評(píng)價(jià)體系,將碳庫(kù)的“量”與“穩(wěn)態(tài)”置于同一標(biāo)尺上進(jìn)行綜合衡量:△MCP能效為正時(shí)(△MCP能效 > 0),表征微生物殘?bào)w對(duì)SOC的相對(duì)貢獻(xiàn)提升,意味著更高的碳庫(kù)穩(wěn)定性與抗擾動(dòng)潛力(微生物殘?bào)w主導(dǎo)的穩(wěn)定碳庫(kù)比例增加);△MCP能效為負(fù)時(shí)(△MCP能效 < 0),則提示非微生物來(lái)源碳占比上升或微生物殘?bào)w碳周轉(zhuǎn)加快,需警惕碳庫(kù)“只增量、不穩(wěn)定”的風(fēng)險(xiǎn)(積累更多易分解、不穩(wěn)定的碳)。
上述評(píng)價(jià)體系以結(jié)果為導(dǎo)向,通過(guò)對(duì)微生物殘?bào)w和SOC相對(duì)變化的方向與幅度進(jìn)行析因,兼顧土壤碳庫(kù)數(shù)量與穩(wěn)定性,為土壤碳管理提供可操作的優(yōu)先級(jí)參考,便于快速篩選和制定有利于碳匯長(zhǎng)期穩(wěn)定的措施與政策。研究成果以“Quantifying asynchrony between microbial necromass and soil organic carbon for sustainable soil carbon management”為題于2025年8月發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry期刊。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所朱雪峰副研究員為論文第一作者,梁超研究員為論文通訊作者。加利福尼亞大學(xué)圣芭芭拉分校(University of California, Santa Barbara)的Joshua Schimel教授為本研究的共同合作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金凍土專項(xiàng)項(xiàng)目、青年科學(xué)基金項(xiàng)目和沈陽(yáng)生態(tài)所綠埜優(yōu)秀青年科學(xué)家計(jì)劃的支持。
論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071725002445

土壤微生物碳泵能效變化情景分析及其在碳庫(kù)可持續(xù)管理中的應(yīng)用策略




