热融湖塘是多年冻土融化导致地表塌陷后形成的水生生态系统，是重要的温室气体排放源。作为热融湖塘水体中最活跃的碳库，可溶性有机质（DOM）在调节热融湖塘碳通量中起着关键作用。特别是，气候变暖背景下冻土融化和水文过程的改变会导致封存在多年冻土及岸边土壤中的碳氮磷释放至热融湖塘，进而可能通过激发效应和养分效应（即外源碳和氮磷输入改变DOM分解速率的现象）促进DOM降解，最终加剧热融湖塘碳释放。然而，由于缺乏观测证据，目前学术界尚不清楚外源碳和养分输入如何影响热融湖塘水体DOM降解。
杨元合研究组以青藏高原热融湖塘为研究对象，基于样带调查、培养实验，结合13C稳定同位素标记、三维荧光光谱和微生物高通量测序等手段，揭示了青藏高原热融湖塘DOM降解对外源碳和氮磷养分输入的响应及其关键驱动因素。研究人员发现，外源碳和磷输入促进了DOM降解，分别导致其生物可降解性增加172%和451%。并且，外源碳和养分供应存在交互作用，即同时添加碳和养分比单独添加的促进作用更强。进一步研究发现，激发效应主要受DOM组成影响，即DOM难降解性更高的热融湖塘中激发效应更强。然而，磷效应则随着DOM难降解性和氮磷有效性增加而降低，表明磷有效性对DOM降解的促进作用随着微生物碳限制增强、养分限制减弱而降低。上述发现促进了学术界对于多年冻土区水体激发效应和养分效应的认识，为准确理解冻土碳-气候反馈关系提供了关键实验证据。
该项研究成果于9月11日在线发表在国际学术期刊Global Change Biology。植物所博士研究生李子良和徐玮婕为该论文的共同第一作者，杨元合研究员为通讯作者。植物所陈蕾伊研究员和德国哥廷根大学Yakov Kuzyakov教授等参与了部分工作。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。
文章链接： http://doi.org/10.1111/gcb.16938
热融湖塘可溶性有机质降解对外源碳和养分输入的响应特征