研究發現長期增溫能促進南亞熱帶森林土壤有機碳積累

在國家自然科學基金等項目的資助下，中國科學院華南植物園研究員劉菊秀團隊與美國密歇根大學教授Peter B. Reich團隊合作，研究發現長期增溫能促進南亞熱帶森林土壤有機碳的積累。相關成果近日發表于One Earth。該研究是對先前基于該實驗平臺觀察到南亞熱帶森林生態系統碳儲量在增溫6年后增加現象的進一步深入的機制探究。

生物與非生物因子對土壤有機碳及其組分的影響。研究團隊供圖，下同

熱帶和亞熱帶森林被認為是全球最具固碳潛力的生態系統之一，其土壤碳儲量約占全球陸地土壤有機碳的三分之一以上。然而，該地區未來可能面臨更加頻繁的高溫事件，未來增溫下這些生態系統能否持續積累土壤有機碳仍存在較大不確定性。

一直以來，由于缺乏長期生態系統水平的增溫實驗，使得增溫引起的植物-土壤相互作用變化如何驅動土壤有機碳的溫度響應尚不明確，嚴重阻礙了對未來碳-氣候反饋的準確預測和基于森林的氣候緩解方案的科學制定。

針對這一問題，研究團隊于2012年在鼎湖山站建立了野外生態系統水平被動增溫實驗平臺（+0°C、+1.0°C、+2.1°C），開展了長期觀測研究。研究發現，土壤不同有機碳組分對增溫的響應受增溫時間的影響。土壤有機碳對增溫的響應呈“兩個階段”：在第一階段（1-4年），增溫導致土壤有機碳凈損失，主要由于增溫刺激的植物-微生物養分競爭導致土壤表層礦物結合態有機碳顯著減少；在第二階段（6–9年），由于持續的植物碳輸入和微生物碳代謝的熱調整使得植物來源的顆粒有機碳顯著增加，從而導致土壤有機碳的凈積累。

增溫下植物-土壤相互作用對南亞熱帶森林土壤有機碳組分的調控機制。

該研究結果表明，在適度增溫下，一些濕潤的熱帶和亞熱帶森林土壤可能繼續積累有機碳，挑戰了以往僅基于土壤增溫實驗而得出的結論：即普遍預測未來變暖會使熱帶和亞熱帶森林成為碳源。

該研究加深了人們對增溫下植物-土壤相互作用如何驅動亞熱帶森林土壤有機碳長期動態變化的理解。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.oneear.2025.101465