氣候與土壤，一個“天”一個“地”，實(shí)際上，這兩者的聯(lián)系涉及一個十分重要的科學(xué)問題——全球碳循環(huán)。浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院程磊教授實(shí)驗(yàn)室基于前期工作和相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，就深層土壤對氣候變化響應(yīng)的理論基礎(chǔ)和計算方法進(jìn)行了深入探討。該成果以技術(shù)評論的形式，于2月23日刊登在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上。

該實(shí)驗(yàn)室提出，深層土壤對氣候變化響應(yīng)存在滯后效應(yīng)。由于全球氣候系統(tǒng)處于動態(tài)變化之中，同時受土壤熱傳導(dǎo)率及土壤厚度等影響，導(dǎo)致底層土壤溫度變化相對于表層土壤存在滯后效應(yīng)。這一滯后效應(yīng)的提出對于未來野外土壤升溫實(shí)驗(yàn)有著重要的指導(dǎo)意義。

Q10值是反映土壤微生物呼吸對溫度敏感性的物理量，其定義是溫度每上升10 ℃土壤微生物呼吸上升的倍數(shù)。Q10的數(shù)值是各種預(yù)測氣候變化的生態(tài)模型中一個非常重要的參數(shù)。

該實(shí)驗(yàn)室在研究中提出對Q10的計算方法進(jìn)行改進(jìn)，提出通過一個廣義線性模型來計算并分析深層土壤二氧化碳產(chǎn)生的溫度敏感性，進(jìn)而解決了由于實(shí)驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)變異所導(dǎo)致的溫度敏感性計算大幅偏離理論值的困擾。該實(shí)驗(yàn)室相關(guān)研究人員表示，這將有助于更精確揭示深層土壤對氣候變化的響應(yīng)強(qiáng)度，對于氣候變化模型將深層土壤納入考慮以預(yù)測未來氣候變化有著重要的指導(dǎo)意義。

在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，全球土壤有機(jī)碳作為地球系統(tǒng)中最大的活性碳庫，其碳儲量是大氣的三到四倍。那么，土壤是否為氣候變暖的“減緩器”？這在科學(xué)界一直存在爭論。

很多科學(xué)家認(rèn)為，闡明氣候變化條件下土壤（特別是整層土壤）有機(jī)碳分解的微生物學(xué)機(jī)制，從理論上理清并估算土壤碳循環(huán)與氣候變化之間的反饋效應(yīng)對于更準(zhǔn)確預(yù)測未來大氣二氧化碳濃度及氣候變化，以及人類如何應(yīng)對全球氣候變化具有重大的科學(xué)意義。

這項(xiàng)研究中，浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生肖璟為本文第一作者，研究生于方鑒、等為共同作者。浙江大學(xué)生科院為第一作者和通訊作者單位。該研究受到國家自然科學(xué)基金面上與優(yōu)青項(xiàng)目以及浙江自然科學(xué)基金杰青項(xiàng)目的資助。

據(jù)悉，近年來，程磊教授實(shí)驗(yàn)室著力于研究微生物調(diào)控的土壤生態(tài)系統(tǒng)以及碳循環(huán)過程對氣候變化的響應(yīng)機(jī)制。在前期建立的微生物調(diào)控土壤碳循環(huán)對氣候變化響應(yīng)理論框架基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)室通過結(jié)合野外大田實(shí)驗(yàn)、理論建模、大數(shù)據(jù)整合以及微生物功能基因組學(xué)，揭示了底層土壤碳循環(huán)對氣候變暖響應(yīng)的微生物學(xué)機(jī)制，并進(jìn)一步提出適時開展氣候變化對深層乃至整層土壤影響的實(shí)驗(yàn)與理論研究的重要性，特別是在不同地點(diǎn)、不同生態(tài)系統(tǒng)的研究將有助于進(jìn)一步在全球尺度上對土壤有機(jī)碳庫的變化進(jìn)行預(yù)測。