在全球聚焦植被變化應(yīng)對氣候變化時，隱匿于地下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——土壤生物的季節(jié)性活動規(guī)律（地下物候）亟待關(guān)注。
近日，中國科學(xué)院華南植物園聯(lián)合德國萊比錫大學(xué)，闡明了地上植物生長與地下微生物活動之間的“物候同步性”，是維系土壤碳長期封存的核心機(jī)制。研究指出，這一同步性一旦遭氣候變化破壞，土壤作為地球重要“碳匯”的緩沖能力將面臨威脅。
陸地生態(tài)系統(tǒng)每年吸收約30%的人為二氧化碳排放，這是減緩氣候變暖的關(guān)鍵。然而，這項“綠色緩沖器”功能正受到季節(jié)性紊亂的沖擊。土壤是碳的“儲存庫”，也是具有季節(jié)節(jié)律的“碳轉(zhuǎn)化工廠”。超90%的植物碳通過根系分泌物、凋落物等形式進(jìn)入土壤，依賴微生物和動物進(jìn)行轉(zhuǎn)化與固定。碳輸入的時間與微生物需求的“窗口期”能否匹配，決定了碳是被長期封存，或以二氧化碳形式重返大氣。然而，當(dāng)前主流的碳循環(huán)模型大多將土壤視為靜態(tài)或簡單響應(yīng)式的碳庫，忽略了微生物與動物群落隨季節(jié)動態(tài)變化的生命活動，導(dǎo)致對未來碳匯潛力的預(yù)測存在不確定性。
研究揭示，氣候變暖，尤其是冬季升溫快于夏季的“不對稱變暖”，可使土壤微生物的碳利用率下降達(dá)59%，生長率降低27%，直接削弱其將植物碳轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定土壤有機(jī)質(zhì)能力。其中，對長期碳封存貢獻(xiàn)更大的真菌，其物候響應(yīng)尤為關(guān)鍵。極端氣候事件可能導(dǎo)致植物提前展葉或過早枯萎，改變碳輸入時間，而土壤微生物的活動則受制于土壤溫濕度變化的滯后性。
這種“碳已到，菌未醒”或“菌饑餓，碳未至”的脫節(jié)現(xiàn)象，會形成碳轉(zhuǎn)化瓶頸，降低封存效率，并迫使微生物“被迫”分解土壤中原有的穩(wěn)定碳庫，加速二氧化碳釋放，形成“變暖→錯配→更多碳排放→更暖”的惡性循環(huán)。同時，土壤動物在破碎有機(jī)物、創(chuàng)造微生物棲息環(huán)境方面扮演著“調(diào)度員”角色，其鮮明的物候節(jié)律同樣被主流模型忽視，它們的活動偏移或引發(fā)整個土壤食物網(wǎng)功能的連鎖紊亂。
對此，研究團(tuán)隊提出三項倡議。一是建立全球土壤物候觀測網(wǎng)絡(luò)，整合衛(wèi)星遙感與地面物聯(lián)網(wǎng)傳感器，實(shí)現(xiàn)對地下碳過程同步/錯配的實(shí)時、高分辨率監(jiān)測。二是將物候動態(tài)嵌入地球系統(tǒng)模型，通過模塊化開發(fā)和數(shù)據(jù)同化技術(shù)，將動態(tài)物候過程納入下一代模型，從而提升預(yù)測精度。三是指導(dǎo)生態(tài)恢復(fù)與適應(yīng)性土地管理，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)實(shí)踐中，根據(jù)土壤生物的活動高峰，優(yōu)化有機(jī)肥施用、覆蓋作物管理和耕作時間，將“生態(tài)時機(jī)”作為提升固碳效益的關(guān)鍵杠桿。
該研究呼吁國際社會共同關(guān)注被忽視的“地下世界”，加大對土壤物候研究的投入，將其提升為氣候變化應(yīng)對戰(zhàn)略的核心維度，共同守護(hù)地球生命支持系統(tǒng)的關(guān)鍵防線。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《通訊·地球與環(huán)境》（Communications Earth & Environment）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金等的支持。
論文鏈接
氣候驅(qū)動的季節(jié)性物候紊亂可能削弱土壤碳的持久性
本文鏈接：研究揭示地上地下“物候同步性”是土壤長期固碳的核心機(jī)制http://www.sq15.cn/show-12-2052-0.html
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