乾旱區覆蓋了全球40%以上土地面積，具有巨大的儲碳潜力，但其土壤有機碳含量較低。一般認為，乾旱條件抑制植物生長，降低其在土壤中的碳源輸入。然而，土壤有機碳儲量取決於有機碳源輸入與分解之間的平衡。土壤有機碳的組成控制其微生物分解過程，其中，溶解性有機質（DOM）是土壤中最活躍的碳組分。囙此，認識溶解性有機質組成和可降解性特徵及其微生物驅動機制，將有助於深入理解乾旱區土壤儲碳機制。
為此，中科院青藏高原研究所生態系統功能與全球變化團隊孔維棟研究員等沿青藏高原乾旱區降水梯度帶採集了草地土壤樣品，涵蓋高寒草甸、草原和荒漠三種草地類型，系統研究了土壤溶解性有機質分子組成分佈特徵及其微生物轉化機制，解析了乾旱區草地生態系統土壤儲碳機制。研究結果顯示，隨著草甸-草原-荒漠過渡，土壤總有機碳含量逐漸降低，但其溶解性有機質可降解性顯著增加，有機質分子組成從難降解性向易降解性變化（圖1）。微生物量碳與總有機碳比值與溶解性有機質可降解性指數呈顯著正相關（圖2），說明土壤溶解性有機質可降解性新增會促進微生物生長，加速微生物降解土壤總有機質。利用結構方程模型，研究人員進一步發現，土壤溶解性有機質可降解性主要受土壤碳氮含量驅動。進一步通過分子水准研究，分析土壤溶解性有機質可降解性及微生物過程是驅動乾旱區土壤儲碳的重要因素，可為乾旱區土壤儲碳及實現“碳達峰、碳中和”目標提供理論基礎。
該成果近日以“Patterns and drivers of the degradability of dissolved organic matter in dryland soils on the Tibetan Plateau”為題發表於《Journal of Applied Ecology》。我所生態系統功能與全球變化團隊博士後陳昊（現為中山大學副教授）為第一作者，孔維棟研究員為通訊作者，中科院地理與資源研究所、中國農科院環境與可持續發展研究所等參與了本項研究工作。本研究獲得國家自然科學基金（41771303、42007047）、中科院先導A專項（XDA19070304）和“西部之光”交叉團隊、第二次青藏高原綜合科學考察研究（2019QZKK0606）等專案資助。
論文連結：
https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2664.14105
圖1青藏高原草甸-草原-荒漠土壤有機質分子組成（a）及其降解性指數（b）
圖2微生物量碳與總有機碳比值與DOM可降解性指數顯著相關