Nature旗下新刊CEE | 全球尺度土壤微生物来源碳的积累与调控机制

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土壤是陆地生态系统中最大的碳库，碳收支的微小变化对其结构和功能会产生深远影响。微生物的同化合成产物（微生物残留物）通过与矿物质结合或包被在团聚体中，进而稳定在土壤中，他们的积累有助于碳在土壤中的持久固存。为评估全球及区域范围内微生物残留物积累的机制，本研究合成了全球范围内的草地和森林生态系统中的268个氨基糖（微生物残留物的生物标记物）浓度的数据（图1），及其控制因子：气候因子（干旱指数）、地理因子（纬度）、土壤理化性质因子（土壤有机碳、总氮、土壤碳氮比、pH、土壤黏土含量），用于分析气候、地理位置和土壤理化性质在预测微生物残留物积累方面的相对重要性，以及探索微生物残留物积累的最佳环境条件。该研究成果为管理陆地碳储存提供了有用的参考，这有助于全球气候管理，实现碳中和目标。

图1 研究空间范围

研究发现：（1）在全球范围内，土壤有机碳、土壤碳氮比和干旱指数是预测微生物残留物积累的关键环境因子（图2）。（2）微生物残留物对干旱和土壤碳氮比的变化存在非线性响应，其阈值分别为~0.768和~9.583，高于干旱指数和土壤碳氮比阈值时，微生物残留积累量急剧减少（图3）。（3）不同生态系统和气候带的主导因素各不相同，但干旱指数始终对土壤微生物来源碳的积累影响很重要。

图2 全球范围内环境变量和氨基糖之间关系的模型

图3 氨基糖对干旱指数和土壤碳氮比的响应模型

本研究以:“Thresholds in aridity and soil carbon-to-nitrogen ratio govern the accumulation of soil microbial residues”为题发表于Communications Earth & Environment（Nature旗下Communications系列期刊，发表地球科学、环境科学领域具有重大意义的最新研究进展）。兰州大学资源环境学院汪霞教授为通讯作者，在读硕士研究生郝志国与博士研究生赵云飞为论文的共一作者。该成果受到国家自然科学基金面上项目（41971051）、第二次青藏高原科学考察与研究（2019QZKK0603）和科技部科技基础资源调查项目（2017FY100900）的资助。

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