冻土生态系统储存着全球约30%的土壤有机碳，在陆地碳循环中起着关键作用。近半个世纪以来，持续的气候变暖缓解了低温对土壤微生物活性的限制，导致多年冻土区大量土壤碳被微生物分解释放，进而会进一步加剧气候变暖，形成冻土碳循环与气候变暖之间的正反馈效应。在此背景下，厘清气候变暖导致的土壤微生物变化及其与土壤碳过程的关联对于准确预测冻土区土壤碳动态至关重要。然而，以往研究主要关注气候变暖对微生物介导的土壤碳释放过程的影响，尚不清楚温度升高如何影响微生物同化作用进而调控土壤碳的形成。
杨元合研究组依托青藏高原冻土生态系统长期增温控制实验平台，结合高通量测序、同位素标记、生物标志物等技术，解析了土壤微生物属性对增温的响应及其对土壤碳过程的调控作用。研究人员发现，增温处理显著降低土壤微生物碳利用效率、提高微生物共现网络复杂性，进而导致土壤碳释放显著增加。进一步研究发现，增温后土壤微生物倾向于分解植物来源底物，进而使得土壤微生物残体碳相对积累，最终导致矿物结合态有机碳比例显著增加。上述发现证明了土壤微生物在调控气候变暖背景下冻土区土壤碳动态中所起的双重作用，意味着微生物介导的土壤稳定碳组分积累会减弱冻土碳-气候反馈关系的强度。相关结果拓展了学术界对冻土区土壤碳过程驱动机制的认识。
该研究成果于7月31日在线发表于国际学术期刊Nature Communications。植物所特别研究助理秦书琪为论文第一作者，杨元合研究员为通讯作者。该研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究、国家自然科学基金等项目的资助。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50800-4
气候变暖背景下土壤微生物调控冻土区土壤碳动态的双重途径