研究發現土壤微生物固碳在乾旱區生態系統碳匯中發揮重要作用

全球陸地生態系統碳匯具有較大不確定性，該不確定性主要來自乾旱區生態系統，但其機制和原因一直存疑。乾旱區生態系統地區的植物生長及其固碳潛力受到限制，而土壤微生物具有更強的環境適應能力，因此，和溼潤區生態系統相比，乾旱區土壤微生物固碳的相對貢獻更大。但當前碳評估模型僅包括植物固碳，忽略了土壤微生物固碳，這限制了學界深入理解乾旱區生態系統碳匯不確定性的來源和機制。

為此，中國科學院青藏高原研究所生態系統功能與全球變化團隊研究員孔維棟等，依託中科院納木錯多圈層綜合觀測研究站，開展了連續4年的野外監測研究（圖1），對比了土壤微生物及植物總初級生產力（Gross Primary Production，GPP）季節和年際動態變化規律及其對土壤水分、溫度的響應。結果顯示，植物和土壤微生物GPP具有相似的季節動態變化特徵，均在七、八月達到最高值（圖2）；與植物GPP年際變化（15.1%）相比，土壤微生物GPP年際變化更大，達到76.1%，這說明土壤微生物固碳量年際波動對乾旱區生態系統碳匯不確定性具有較大貢獻。研究人員通過進一步分析發現，相較土壤微生物GPP，植物GPP對土壤水分和溫度變化更敏感，這可能與植物物候期有關。

土壤微生物GPP可佔到植物GPP的35.7%，不同季節佔比不同，七、八月最大，連續四年監測均值為18.2%（圖3），該比值隨土壤水分的增加而增加，但與土壤溫度無相關性（圖4），這揭示了青藏高原草地生態系統中水分是影響土壤微生物固碳貢獻率的主要因素。研究表明，青藏高原草地土壤微生物具有較大固碳潛力，有必要在地球系統模型中整合土壤微生物固碳過程和潛力，從而更準確評估全球乾旱區碳循環過程和降低全球碳匯不確定性。

相關研究成果以Soil microbial CO2 fixation plays a significant role in terrestrial carbon sink in a dryland ecosystem： A four-year small-scale field-plot observation on the Tibetan Plateau為題，發表在Science of the Total Environment上。青藏高原所生態系統功能與全球變化團隊博士後陳昊、在讀博士研究生王斐為論文的共同第一作者，孔維棟為論文通訊作者，研究員旭日、鄔光劍和王君波等參與了該研究。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項（A類）、中科院前沿局前沿科學重點研究項目、國家自然科學基金、第二次青藏高原綜合科學考察研究專項、博士後科學基金等的支持。