科學家揭示凍土區土壤碳分解溫度敏感性的分異特征

中國科學院植物研究所研究員楊元合團隊以高緯度和高海拔多年凍土區為研究對象，揭示了不同多年凍土區表層土壤碳分解溫度敏感性（Q₁₀）的差異及其關鍵驅動因素。1月12日，相關研究成果發表于國際學術期刊National Science Review。

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。氣候變暖會導致多年凍土區大量土壤有機質被微生物分解，以二氧化碳等溫室氣體的形式釋放至大氣，從而進一步加劇氣候變暖，形成凍土碳循環與氣候變暖之間的正反饋關系。作為調節凍土碳–氣候反饋關系的關鍵參數，土壤碳分解Q₁₀是指溫度每增加10度碳釋放速率增加的倍數，其觀測數據的缺乏是導致目前模型預測的凍土區土壤碳釋放量不確定性較大的潛在原因。高緯度和高海拔多年凍土區在氣候條件、底物特征等方面存在的顯著差異可能導致其土壤碳分解Q₁₀呈現區域分異特征。然而，由于缺乏基于統一方法的大尺度觀測證據，目前尚不清楚這兩類多年凍土區土壤碳分解Q₁₀的差異及其驅動因素。

研究人員以中國東北和青藏高原多年凍土區為研究對象，基于野外樣帶調查、室內長期培養、數據整合分析以及高通量qPCR芯片等方法，揭示了不同多年凍土區表層土壤碳分解Q₁₀的差異及其關鍵驅動因素。

科研團隊發現，高緯度多年凍土區表層土壤碳分解Q₁₀顯著高于高海拔多年凍土區，約為后者的1.8倍。進一步研究發現，土壤微生物屬性和礦物保護是導致多年凍土區土壤碳分解Q₁₀區域分異的直接驅動因素。高緯度多年凍土區表現出“較高的α多樣性、較大的寡營養型微生物占比、較高的碳降解基因水平以及較弱的礦物保護作用”等特征，進而導致其Q₁₀顯著高于高海拔多年凍土區。

該研究提供了不同多年凍土區土壤碳分解Q₁₀的標準化數據集，拓展了學術界對凍土區土壤碳分解Q₁₀驅動機制的認識，為提高模型對氣候變暖背景下凍土碳釋放的預測能力奠定了理論基礎。

相關論文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag019