植物所發現熱融塌陷加劇多年凍土區土壤呼吸對氣候變暖的響應

多年凍土區經歷了顯著的氣候變暖，其增溫速率為全球平均值的2~4倍。氣候變暖引起的凍土融化會導致多年凍土中長期封存的有機質被微生物分解，以CO₂等溫室氣體的形式釋放至大氣，從而加劇氣候變暖。作為劇烈的凍土融化形式，熱喀斯特地貌約占北半球多年凍土區面積的20%。熱喀斯特地貌形成會改變植被、土壤和水文等過程，可能使熱喀斯特區生態系統碳循環對氣候變暖的響應與非熱喀斯特區形成差異。目前，尚不清楚熱喀斯特地貌形成如何影響土壤CO₂釋放（即土壤呼吸）對氣候變暖的響應。

中國科學院植物研究所楊元合研究組以青藏高原多年凍土區典型的熱喀斯特地貌-熱融沖溝為研究對象，基于野外控制實驗、區域尺度室內培養以及核磁共振和宏基因組分析等宏觀與微觀相結合的研究手段，揭示了熱融塌陷區和未塌陷區土壤呼吸對增溫的響應差異和調控途徑。該研究依托熱融塌陷×增溫交互實驗平臺發現，熱融塌陷放大了增溫對土壤呼吸的促進效應，其變化主要與底物質量下降和碳分解微生物功能基因豐度增加相關。進一步，研究通過區域尺度8條熱融沖溝的土壤培養實驗發現，熱融塌陷區土壤碳分解溫度敏感性高于未塌陷區，證實了“熱喀斯特區土壤呼吸對增溫的響應更加敏感”的現象在大尺度上廣泛存在。科研人員將上述成果推廣至北半球多年凍土分布區發現，未來氣候變暖背景下熱喀斯特地貌形成導致的額外碳釋放量占當前估算的凍土區碳損失的1/4，這意味著凍土碳釋放評估若不考慮熱融塌陷導致的溫度敏感性變化，可能會低估凍土碳循環與氣候變暖之間的正反饋效應。該研究提供了“熱融塌陷增強土壤碳釋放對氣候變暖響應”的觀測證據，為模型準確預測凍土碳-氣候反饋關系的強度提供了理論依據。

4月30日，相關研究成果在線發表在《自然-地球科學》（Nature Geoscience）上。研究工作得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃等的支持。

熱融塌陷加劇多年凍土區土壤呼吸對氣候變暖的響應