凋落物分解是陆地生态系统碳循环的关键环节,是植物碳向土壤转移的重要途径(图1)。当前大量研究对凋落物向土壤碳输入通量关注不足,在此背景下,厘清凋落物源碳向土壤输入的路径、通量及其调控机制,对理解陆地碳循环过程具有关键的科学价值。
基于近年来的研究进展,本研究分析了现有凋落物分解研究与模型存在的短板。当前多数地球系统模型沿用经典一级动力学框架模拟凋落物分解,普遍采用固定转移系数估算凋落物向土壤的碳输入,也很少考虑微生物在此过程中的驱动作用。然而,课题组先前的研究表明,凋落物向土壤的碳转移效率与植被生产力呈负相关,高植被生产力并不必然带来更高的土壤碳输入。
本研究进一步指出未来研究方向:一是充分利用同位素示踪技术,量化不同环境下凋落物向土壤碳输入通量,解析淋溶、微生物同化、物理迁移等不同路径的相对贡献,尤其需要加强湿地等观测稀缺生态系统的观测;二是重点关注凋落物层内微生物动态,厘清非生物环境、底物化学组成与微生物群落对碳周转的调控作用;三是推动观测实验与模型的迭代融合,借助数据同化、机器学习等手段,整合野外观测、同位素示踪与遥感等多源数据,填补数据稀缺区域观测缺口。
研究成果以“Future Litter Decomposition Research Should Prioritize the Litter to Soil Flux”为题发表在Global Change Biology期刊上。我院白娥教授为第一作者和通讯作者,樊宪磊副教授为共同通讯作者。该研究得到重点研发计划、国家自然科学基金(青A)等项目的支持。
文章链接:https://doi.org/10.1111/gcb.71116

图 1 植物源碳进入土壤的途径。