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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

首頁 > 科研進(jìn)展

青藏高原所發(fā)現(xiàn)土壤微生物固碳在干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳匯中發(fā)揮重要作用

2020-11-20 青藏高原研究所

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語音播報

　　為此，中國科學(xué)院青藏高原研究所生態(tài)系統(tǒng)功能與全球變化團隊研究員孔維棟等，依托中科院納木錯多圈層綜合觀測研究站，開展了連續(xù)4年的野外監(jiān)測研究（圖1），對比了土壤微生物及植物總初級生產(chǎn)力（Gross Primary Production，GPP）季節(jié)和年際動態(tài)變化規(guī)律及其對土壤水分、溫度的響應(yīng)。結(jié)果顯示，植物和土壤微生物GPP具有相似的季節(jié)動態(tài)變化特征，均在七、八月達(dá)到最高值（圖2）；與植物GPP年際變化（15.1%）相比，土壤微生物GPP年際變化更大，達(dá)到76.1%，這說明土壤微生物固碳量年際波動對干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳匯不確定性具有較大貢獻(xiàn)。研究人員通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，相較土壤微生物GPP，植物GPP對土壤水分和溫度變化更敏感，這可能與植物物候期有關(guān)。

　　土壤微生物GPP可占到植物GPP的35.7%，不同季節(jié)占比不同，七、八月最大，連續(xù)四年監(jiān)測均值為18.2%（圖3），該比值隨土壤水分的增加而增加，但與土壤溫度無相關(guān)性（圖4），這揭示了青藏高原草地生態(tài)系統(tǒng)中水分是影響土壤微生物固碳貢獻(xiàn)率的主要因素。研究表明，青藏高原草地土壤微生物具有較大固碳潛力，有必要在地球系統(tǒng)模型中整合土壤微生物固碳過程和潛力，從而更準(zhǔn)確評估全球干旱區(qū)碳循環(huán)過程和降低全球碳匯不確定性。

　　相關(guān)研究成果以Soil microbial CO₂ fixation plays a significant role in terrestrial carbon sink in a dryland ecosystem: A four-year small-scale field-plot observation on the Tibetan Plateau為題，發(fā)表在Science of the Total Environment上。青藏高原所生態(tài)系統(tǒng)功能與全球變化團隊博士后陳昊、在讀博士研究生王斐為論文的共同第一作者，孔維棟為論文通訊作者，研究員旭日、鄔光劍和王君波等參與了該研究。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）、中科院前沿局前沿科學(xué)重點研究項目、國家自然科學(xué)基金、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究專項、博士后科學(xué)基金等的支持。

　　論文鏈接

圖1.研究樣地設(shè)置及監(jiān)測過程示意圖

圖2.2016至2019年土壤微生物和植物總初級生產(chǎn)力季節(jié)動態(tài)變化

圖3.2016至2019年土壤微生物與植物總初級生產(chǎn)力比值的季節(jié)動態(tài)變化

圖4.土壤微生物與植物總初級生產(chǎn)力比值與土壤溫度（a）和土壤水分（b）的相關(guān)性分析

　　全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯具有較大不確定性，該不確定性主要來自干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，但其機制和原因一直存疑。干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)地區(qū)的植物生長及其固碳潛力受到限制，而土壤微生物具有更強的環(huán)境適應(yīng)能力，因此，和濕潤區(qū)生態(tài)系統(tǒng)相比，干旱區(qū)土壤微生物固碳的相對貢獻(xiàn)更大。但當(dāng)前碳評估模型僅包括植物固碳，忽略了土壤微生物固碳，這限制了學(xué)界深入理解干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳匯不確定性的來源和機制。
　　為此，中國科學(xué)院青藏高原研究所生態(tài)系統(tǒng)功能與全球變化團隊研究員孔維棟等，依托中科院納木錯多圈層綜合觀測研究站，開展了連續(xù)4年的野外監(jiān)測研究（圖1），對比了土壤微生物及植物總初級生產(chǎn)力（Gross Primary Production，GPP）季節(jié)和年際動態(tài)變化規(guī)律及其對土壤水分、溫度的響應(yīng)。結(jié)果顯示，植物和土壤微生物GPP具有相似的季節(jié)動態(tài)變化特征，均在七、八月達(dá)到最高值（圖2）；與植物GPP年際變化（15.1%）相比，土壤微生物GPP年際變化更大，達(dá)到76.1%，這說明土壤微生物固碳量年際波動對干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳匯不確定性具有較大貢獻(xiàn)。研究人員通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，相較土壤微生物GPP，植物GPP對土壤水分和溫度變化更敏感，這可能與植物物候期有關(guān)。
　　土壤微生物GPP可占到植物GPP的35.7%，不同季節(jié)占比不同，七、八月最大，連續(xù)四年監(jiān)測均值為18.2%（圖3），該比值隨土壤水分的增加而增加，但與土壤溫度無相關(guān)性（圖4），這揭示了青藏高原草地生態(tài)系統(tǒng)中水分是影響土壤微生物固碳貢獻(xiàn)率的主要因素。研究表明，青藏高原草地土壤微生物具有較大固碳潛力，有必要在地球系統(tǒng)模型中整合土壤微生物固碳過程和潛力，從而更準(zhǔn)確評估全球干旱區(qū)碳循環(huán)過程和降低全球碳匯不確定性。
　　相關(guān)研究成果以Soil microbial CO2 fixation plays a significant role in terrestrial carbon sink in a dryland ecosystem: A four-year small-scale field-plot observation on the Tibetan Plateau為題，發(fā)表在Science of the Total Environment上。青藏高原所生態(tài)系統(tǒng)功能與全球變化團隊博士后陳昊、在讀博士研究生王斐為論文的共同第一作者，孔維棟為論文通訊作者，研究員旭日、鄔光劍和王君波等參與了該研究。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）、中科院前沿局前沿科學(xué)重點研究項目、國家自然科學(xué)基金、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究專項、博士后科學(xué)基金等的支持。
　　論文鏈接
　　圖1.研究樣地設(shè)置及監(jiān)測過程示意圖
　　圖2.2016至2019年土壤微生物和植物總初級生產(chǎn)力季節(jié)動態(tài)變化
　　圖3.2016至2019年土壤微生物與植物總初級生產(chǎn)力比值的季節(jié)動態(tài)變化
　　圖4.土壤微生物與植物總初級生產(chǎn)力比值與土壤溫度（a）和土壤水分（b）的相關(guān)性分析
　　

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