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科学家揭示土壤微生物碳利用效率对温度的非线性响应及其对土壤有机碳变化的影响

[所属分类:行业动态] [发布时间:2025-5-7] [发布人:杨晓燕] [阅读次数:] [返回]

科学家揭示土壤微生物碳利用效率对温度的非线性响应及其对土壤有机碳变化的影响
作者：田瑞颖来源：中国科学报
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近日，中国科学院地理科学与资源研究所研究员余开亮、副研究员汪金松等与合作者揭示了土壤微生物碳利用效率对温度的非线性响应及其对土壤有机碳变化的影响。相关研究成果发表于《自然—通讯》。
微生物碳利用效率（CUE）是衡量土壤有机碳（SOC）积累和损失的重要指标，也是生物地球化学循环模型中的关键参数，对于理解SOC对气候变化的响应具有重要指示意义。热适应性理论认为，土壤单位微生物量呼吸在较高的温度下通常较低，据此推断，CUE可能随着空间上温度升高或者长期增温而增加。然而，目前学术界尚不清楚在较大的空间尺度上CUE的温度响应特征及其对土壤有机碳变化的影响。
针对这一关键问题，余开亮、汪金松等联合中国农业科学院、兰州大学、西北农林科技大学以及美国、欧洲等国家和地区的全球变化领域科研人员开展了全球土壤微生物CUE的温度响应研究。
通过整合全球表层土壤CUE数据，并结合两个全球微生物呼吸数据集，研究人员发现，微生物CUE和呼吸速率对温度的响应存在阈值，当年均气温（MAT）超过约15°C时，微生物CUE显著增加。
当科研人员进一步将CUE对温度的这种非线性响应代入生物地球化学循环模型，并比较了一阶SOC分解模型和融入微生物生理特征、群落结构信息的微生物分解模型对SOC响应气候变暖的差异后，他们发现，当MAT超过15°C，微生物分解模型预测得出：微生物的生长速率加快，导致微生物生物量增加，酶活性增强，并伴随更高的总异养呼吸，进而加速土壤有机碳的分解，而一阶分解模型则得出相反结论。
该研究结果提高了对现有土壤碳动态模型的认知。传统模型通常假设温度、微生物碳利用效率、SOC之间的关系是线性的，但这项研究表明，如果不考虑CUE对温度的非线性响应，气候变化对未来土壤碳的预测可能会被大大低估。因此，研究人员认为，未来生物地球化学循环模型需考虑微生物CUE对温度的非线性响应，以提高土壤碳—气候变化反馈关系的预测精度。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-57900-9
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