草坪恢复逆转碳效率?破解了微生物CUE的全球密码?

近日，西北农林科技大学国家重点实验室在土壤碳循环领域取得新进展，水土保持与沙漠化整治。研究成果发表在生态环境领域的顶级期刊上《Global Change Biology 》上。

利用微生物碳的效率(CUE)它是土壤碳循环中的一个关键参数，可以用来衡量土壤有机碳(SOC)在地球系统模型中形成和分解的平衡可以显著提高模型对土壤碳循环模型的准确性。然而，由于研究方法的多样性，微生物CUE对全球变化的响应模式和驱动因素尚不清楚，CUE-SOC在全球变化下的关系仍然不清楚。上述问题严重限制了我们对土壤有机碳气候问题反馈的理解。基于此，研究小组选择和编辑了微生物CUE的所有测量方法，并通过系统分析全球多样化点数据，探索了全球变化因素对微生物CUE的影响。以下内容：获取主要数据

在全球范围内，土地利用转换和自然恢复措施是影响CUE的最关键因素。退耕还林、植被恢复等措施分别将CUE减少了11%和17%。这是因为植被恢复后枯萎物的数量增加，通过刺激效应增加了土壤碳的流失，从而减少了CUE。相比之下，天然草原的恢复使CUE增加了41%，这表明在气候问题的背景下，重视草坪恢复是增强土壤碳汇的有效策略。此外，恢复寿命和生态系统类型是影响CUE的重要因素。

土壤pH值的变化是影响CUE的主要因素，CUE随着pH值的增加而增加。在未来的气候问题下，碱性土壤中的CUE增加幅度大于酸性土壤。这是因为微生物需要更多的能量来克服低pH环境中的H /Al3 胁迫。在低pH环境下，细菌和真核生物之间的资源竞争加剧，最终导致CUE减少。pH值对全球变化因素的响应速度快于CUE，这表明微生物对pH值变化的反馈延迟，土壤酸化对CUE的影响可能比最初预期的要慢。

在退耕还林等植被恢复的情况下，CUE-SOC之间存在负相关关系。但是，在其它全球变化的情况下，CUE-SOC之间没有显著的关系。这是因为微生物对碳的使用代表了有机碳形成的初始阶段。在SOC形成过程的后期阶段，碳的稳定性(即微生物碳泵)在评估SOC存储时通常更为关键，这在最新的全球CUE模型中通常被忽视。

首次尝试使用随机森林模型来获得气候问题对CUE的长期影响。该模型综合考虑了CUE的主要影响因素，包括pH值、各种环境变量，包括土壤理化性质和气候因子。结果表明，共享社会经济路径有三种(SSPs)下一步，微生物CUE预计将在2100年内缓慢变化。

这项研究为土壤碳循环的全球变化提供了一个新的视角，扩大了对土壤生态系统中微生物介导碳转换途径的理解。