增溫下土壤有機(jī)碳，特別是穩(wěn)定碳庫的變化將深刻影響陸地碳-氣候反饋的強(qiáng)度和方向。微生物殘?bào)w碳通常被認(rèn)為是土壤穩(wěn)定碳庫的重要成分，其對增溫的響應(yīng)在熱帶和亞熱帶森林地區(qū)研究較少。

研究人員依托鼎湖山站于2012年建立的生態(tài)系統(tǒng)水平被動(dòng)增溫實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了為期8年的連續(xù)采樣，分析了南亞熱帶森林土壤微生物殘?bào)w對生態(tài)系統(tǒng)水平增溫的響應(yīng)模式及驅(qū)動(dòng)機(jī)制。結(jié)果表明，隨著增溫幅度的增加，南亞熱帶森林土壤微生物殘?bào)w下降。與未增溫( 0℃)處理相比， 2.1℃的增溫使表層(0-10 cm)土壤微生物殘?bào)w下降約23%(主要是由于真菌殘?bào)w碳的損失)，其約占表層土壤總有機(jī)碳損失的48%。然而，底層土壤(20-40 cm)微生物殘?bào)w碳對增溫的響應(yīng)不敏感。進(jìn)一步分析表明，增溫下表層土壤微生物殘?bào)w碳的損失主要與增溫刺激的植物與微生物氮競爭導(dǎo)致的土壤氮含量降低有關(guān)，而底層土壤微生物殘?bào)w對增溫的響應(yīng)不敏感則與底層土壤更強(qiáng)的礦物保護(hù)作用以及更穩(wěn)定的微生物群落有關(guān)(圖1)。

相關(guān)研究對于準(zhǔn)確理解熱帶和亞熱帶森林土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)的溫度響應(yīng)具有重要意義：1)微生物殘?bào)w通常被認(rèn)為在礦物保護(hù)作用下對增溫不敏感，然而，我們發(fā)現(xiàn)南亞熱帶森林土壤中的微生物殘?bào)w對增溫的響應(yīng)強(qiáng)于預(yù)期，但這種敏感性隨土壤深度而降低。這一現(xiàn)象應(yīng)在地球系統(tǒng)模型中得到充分考慮。2)增溫引起的植物-土壤相互作用變化對微生物殘?bào)w的積累十分重要，僅土壤變暖實(shí)驗(yàn)由于難以監(jiān)測植物-土壤相互作用變化對微生物殘?bào)w積累的影響而可能會(huì)低估微生物殘?bào)w的溫度敏感性。

相關(guān)研究成果以《Ecosystem-level warming reduces microbial necromass in the topsoil but not in deeper soil of a subtropical forest》發(fā)表于土壤學(xué)領(lǐng)域國際經(jīng)典學(xué)術(shù)期刊Geoderma上(IF5-years=7.3)。中國科學(xué)院華南植物園鼎湖山站博士后劉旭軍為論文的第一作者，劉菊秀研究員為論文的通訊作者。該研究是對先前基于該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)現(xiàn)增溫引起的植物-土壤養(yǎng)分競爭抑制了土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳積累(https://doi.org/10.1016/j.oneear.2025.101465)的進(jìn)一步機(jī)制性驗(yàn)證。研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省科技計(jì)劃、中國博士后科學(xué)基金和廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目的資助。

圖1. 增溫對南亞熱帶森林土壤微生物殘?bào)w碳的影響