沈阳生态所揭示森林土壤有机碳温度敏感性

土壤是陆地生态系统中最大的碳库，其所储存的碳是大气碳库的2-3倍，是有机碳输入与输出（如分解）平衡的结果。每年土壤有机碳通过分解所释放的CO2量高达60 Pg C。因此，土壤有机碳分解速率的微小变化都将会对陆地生态系统碳循环和大气CO2浓度产生深刻影响。温度是影响土壤有机碳分解过程的重要因素，在全球变化背景下，土壤有机碳的分解如何响应气温升高即温度敏感性已得到广泛关注，并成为全球变化和陆地生态系统碳循环研究的热点。

目前，关于土壤有机碳温度敏感性的研究主要采用平行恒温培养的方法，在大尺度研究中多采用相同的培养温度。虽然这些研究在一定程度上增加了人们对土壤有机碳循环过程的认知，但是，该方法存在一些缺陷，例如容易产生微生物的热适应性和土壤基质有效性的差异，尤其是长期培养，而这会对温度敏感性的估算产生较大影响，造成估算不准确。基于此，中国科学院沈阳应用生态研究所人工林生态课题组（会同站）博士王清奎采用基于样品采集区年均温的循环变温培育方法，以克服平行恒温培养所存在的缺陷，深入研究了我国东部典型森林生态系统土壤有机碳温度敏感性的水平空间分布格局及其关键控制因子。该研究获得了如下研究结果：1）土壤有机碳温度敏感性并不随纬度的增加而线性增加，即表现为空间非线性变化，亚热带森林土壤有机碳的温度敏感性较低，而温带森林土壤有机碳的温度敏感性较高；2）土壤C:N比与有机碳温度敏感性显著正相关，且阔叶林土壤有机碳的温度敏感性低于针叶林，表明低质量土壤有机碳的分解对温度的变化更敏感，支持了“碳质量-温度”假设；3）革兰氏阴性细菌对土壤有机碳温度敏感性空间变异的解释程度最高，其次为C:N比，但是在热带森林、亚热带森林和温带森林中主要影响因子并不相同。该研究揭示了土壤有机碳质量和微生物对中国东部森林土壤有机碳温度敏感性的重要性，提出在利用模型预测森林生态系统碳循环时应考虑土壤基质质量和微生物特征，可以提高模型预测的准确性。

上述研究成果以Carbon quality and soil microbial property control the latitudinal pattern in temperature sensitivity of soil microbial respiration across Chinese forest ecosystems 为题发表在土壤学期刊Global Change Biology上。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。

图1. 不同温度带森林和针阔叶森林土壤有机碳的温度敏感性 

图2. 中国东部森林土壤有机碳温度敏感性的空间分布 

表1. 不同森林生态系统土壤有机碳温度敏感性空间分布的主要影响因素