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草地恢復(fù)逆轉(zhuǎn)碳效率？微生物CUE的全球密碼被破解
[所屬分類:行業(yè)動態(tài)] [發(fā)布時間:2025-6-3] [發(fā)布人:楊曉燕] [閱讀次數(shù):] [返回]
草地恢復(fù)逆轉(zhuǎn)碳效率？微生物CUE的全球密碼被破解
作者：李媛 來源：中國科學(xué)報
山東拓普生物工程有限公司 http://www.jinhuabanruo.cn
近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持與荒漠化整治全國重點實驗室在土壤碳循環(huán)領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究成果發(fā)表在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域頂級期刊 《Global Change Biology 》上。
微生物碳利用效率（CUE）是土壤碳循環(huán)中的關(guān)鍵參數(shù)，其可以衡量土壤有機(jī)碳（SOC）形成和分解的平衡，將微生物CUE整合到地球系統(tǒng)模型中可以顯著提高模型對土壤碳循環(huán)模型的精度。然而，由于研究方法的多樣性，微生物CUE對全球變化的響應(yīng)模式及驅(qū)動因素尚不明確，且全球變化下CUE-SOC之間的關(guān)系仍不明確，以上問題嚴(yán)重制約了我們對土壤有機(jī)碳-氣候變化反饋的理解。基于此，課題組匯編微生物CUE的所有測定方法，通過對全球多樣點數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，探究全球變化因子對微生物CUE的影響。取得主要結(jié)果如下：
全球范圍內(nèi)，土地利用轉(zhuǎn)換和自然恢復(fù)措施是影響CUE的最關(guān)鍵因子。退耕還林和植被恢復(fù)等措施分別使CUE降低了11%和17%。這是由于植被恢復(fù)后凋落物數(shù)量的增加通過激發(fā)效應(yīng)增加土壤碳的損失，從而降低了CUE。相比之下，天然草地恢復(fù)使CUE提高了41%，這表明在氣候變化背景下，重視草地恢復(fù)是增強(qiáng)陸地土壤碳匯的有效策略。另外，恢復(fù)年限和生態(tài)系統(tǒng)類型是CUE的重要影響因素。
土壤pH值的變化是影響CUE的主要因素，CUE隨著pH的增加而增加。在未來氣候變化情景下，堿性土壤的CUE增加幅度大于酸性土壤。這是因為微生物在低pH條件下需要更多的能量來克服H+/Al3+脅迫。在低pH環(huán)境下，細(xì)菌和真核生物之間的資源競爭加劇，這些變化最終導(dǎo)致CUE的減少。pH對全球變化因子的響應(yīng)比CUE的變化更快，這表明微生物對pH變化的反饋延遲，土壤酸化對CUE的影響可能比最初預(yù)期的要慢。
在退耕還林等植被恢復(fù)情景下，CUE-SOC之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。而在其他全球變化情景下，CUE-SOC之間無顯著關(guān)系。這是因為微生物對碳的利用代表了有機(jī)碳形成的初始階段，在SOC形成過程的后期階段中，碳的穩(wěn)定性（即微生物碳泵）在評估SOC儲存時通常更加關(guān)鍵，而這一點在最新的全球CUE模型中往往被忽視。
首次利用隨機(jī)森林模型嘗試獲得氣候變化對CUE的長期影響，模型綜合考慮了CUE的主要影響因素包括pH、土壤理化性質(zhì)和氣候因子在內(nèi)的多種環(huán)境變量。結(jié)果表明在三種共享社會經(jīng)濟(jì)路徑（SSPs）下，微生物CUE預(yù)計到2100年變化緩慢。
該研究提供了全球變化下土壤碳循環(huán)的新視角，拓寬了對陸地生態(tài)系統(tǒng)中微生物介導(dǎo)碳轉(zhuǎn)化途徑的理解。
相關(guān)論文信息： https://doi.org/10.1111/gcb.70240
（本文內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)可后臺聯(lián)系刪除。）
作者：李媛 來源：中國科學(xué)報
山東拓普生物工程有限公司 http://www.jinhuabanruo.cn
近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持與荒漠化整治全國重點實驗室在土壤碳循環(huán)領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究成果發(fā)表在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域頂級期刊 《Global Change Biology 》上。
微生物碳利用效率（CUE）是土壤碳循環(huán)中的關(guān)鍵參數(shù)，其可以衡量土壤有機(jī)碳（SOC）形成和分解的平衡，將微生物CUE整合到地球系統(tǒng)模型中可以顯著提高模型對土壤碳循環(huán)模型的精度。然而，由于研究方法的多樣性，微生物CUE對全球變化的響應(yīng)模式及驅(qū)動因素尚不明確，且全球變化下CUE-SOC之間的關(guān)系仍不明確，以上問題嚴(yán)重制約了我們對土壤有機(jī)碳-氣候變化反饋的理解。基于此，課題組匯編微生物CUE的所有測定方法，通過對全球多樣點數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，探究全球變化因子對微生物CUE的影響。取得主要結(jié)果如下：
全球范圍內(nèi)，土地利用轉(zhuǎn)換和自然恢復(fù)措施是影響CUE的最關(guān)鍵因子。退耕還林和植被恢復(fù)等措施分別使CUE降低了11%和17%。這是由于植被恢復(fù)后凋落物數(shù)量的增加通過激發(fā)效應(yīng)增加土壤碳的損失，從而降低了CUE。相比之下，天然草地恢復(fù)使CUE提高了41%，這表明在氣候變化背景下，重視草地恢復(fù)是增強(qiáng)陸地土壤碳匯的有效策略。另外，恢復(fù)年限和生態(tài)系統(tǒng)類型是CUE的重要影響因素。
土壤pH值的變化是影響CUE的主要因素，CUE隨著pH的增加而增加。在未來氣候變化情景下，堿性土壤的CUE增加幅度大于酸性土壤。這是因為微生物在低pH條件下需要更多的能量來克服H+/Al3+脅迫。在低pH環(huán)境下，細(xì)菌和真核生物之間的資源競爭加劇，這些變化最終導(dǎo)致CUE的減少。pH對全球變化因子的響應(yīng)比CUE的變化更快，這表明微生物對pH變化的反饋延遲，土壤酸化對CUE的影響可能比最初預(yù)期的要慢。
在退耕還林等植被恢復(fù)情景下，CUE-SOC之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。而在其他全球變化情景下，CUE-SOC之間無顯著關(guān)系。這是因為微生物對碳的利用代表了有機(jī)碳形成的初始階段，在SOC形成過程的后期階段中，碳的穩(wěn)定性（即微生物碳泵）在評估SOC儲存時通常更加關(guān)鍵，而這一點在最新的全球CUE模型中往往被忽視。
首次利用隨機(jī)森林模型嘗試獲得氣候變化對CUE的長期影響，模型綜合考慮了CUE的主要影響因素包括pH、土壤理化性質(zhì)和氣候因子在內(nèi)的多種環(huán)境變量。結(jié)果表明在三種共享社會經(jīng)濟(jì)路徑（SSPs）下，微生物CUE預(yù)計到2100年變化緩慢。
該研究提供了全球變化下土壤碳循環(huán)的新視角，拓寬了對陸地生態(tài)系統(tǒng)中微生物介導(dǎo)碳轉(zhuǎn)化途徑的理解。
相關(guān)論文信息： https://doi.org/10.1111/gcb.70240
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