1月2日，北京師范大學環境學院夏星輝教授團隊在Nature子刊 《Nature Communications》發表了題為“Short-term warming supports mineral-associated carbon accrual in abandoned croplands”的研究論文。

土壤有機碳 (SOC) 是陸地最大的碳庫，SOC庫的微小變化可能顯著影響區域甚至全球氣候，研究不同SOC組分對增溫的響應是預測土壤碳-氣候反饋的前提。SOC 可以物理分級為顆粒態有機碳 (POC) 和礦物結合態有機碳 (MAOC)，當前研究主要聚焦于探索不同生態系統POC和MAOC的含量，關于增溫對POC、MAOC影響的研究十分有限。此外，POC和MAOC因來源、組成和穩定性的差異導致了兩者溫度敏感性 (Q10) 不同，以往的研究普遍發現POC的Q10高于MAOC，然而，尚不清楚增溫對POC和MAOC Q10的影響。

針對以上科學問題，夏星輝團隊以中國農業荒地為研究對象，通過在中國不同氣候帶12個點位 (緯度22.33-46.58°N、年均溫-0.9-22.3°C、年均降水量330-2272 mm,圖1) 開展為期3年的原位模擬增溫實驗，利用SOC物理分級和室內變溫培養技術，揭示了增溫對POC、MAOC含量和Q10的影響。

圖1 原位模擬增溫實驗點位分布圖 (a)，以及增溫對POC和MAOC含量和比例的影響 (b-f)

研究發現，增溫后POC平均含量基本保持不變，而MAOC平均含量顯著增加 (圖1)。POC和MAOC含量的變化分別受地下生物量和微生物殘體碳的調控 (圖2)。此外，增溫后POC的Q10略微增加而MAOC的Q10幾乎不變 (圖3)，底物質量和礦物保護的變化分別是影響POC和MAOC Q10變化的主要因素 (圖4)。無論增溫與否，MAOC的Q10都顯著低于POC，表明MAOC是SOC中更穩定的碳組分。這些結果揭示了短期增溫有利于提高農業荒地穩定碳的封存。

圖2 增溫后POC (a, b) 和MAOC (c, d) 含量響應比 (lnRR) 與影響因子響應比的相對重要性及關系

圖3 增溫對POC和MAOC Q10的影響

圖4 增溫對POC和MAOC的影響及調控機制概念圖

北京師范大學環境學院為第一單位，北師大已畢業博士研究生張真瑞（目前為中國科學院地理科學與資源研究所博士后）為論文第一作者，夏星輝為通訊作者。論文合作者包括北京師范大學環境學院博士生高會、碩士生黃姝睿，北京林業大學生態與自然保護學院講師高曉霞，中國科學院地理科學與資源研究所研究員牛書麗，歐盟委員會聯合研究中心教授Emanuele Lugato。研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目的資助。