持续的气候变暖造成多年冻土大面积融化。作为一种剧烈的冻土融化形式，热融塌陷会在短时间内改变植被、土壤和水文等过程，从而显著影响土壤微生物及其介导的碳过程。微生物碳利用效率是指微生物将吸收的碳分配至自身生长的比例，在很大程度上决定着土壤碳形成与损失之间的平衡关系。因此，解析土壤微生物碳利用效率对热融塌陷的响应机制对于准确预测冻土区土壤碳动态及其与气候变暖之间的反馈关系至关重要。然而，由于缺乏直接的观测证据，学术界尚不清楚热融塌陷导致的生物和非生物因素变化如何影响微生物碳利用效率。
杨元合研究组依托青藏高原多年冻土区热融塌陷观测平台，采用“空间代替时间”方法，基于同位素标记和高通量测序等技术，揭示了土壤微生物碳利用效率对热融塌陷的响应及其关键驱动因素。研究人员发现，微生物碳利用效率沿典型热融塌陷序列显著增加，该现象主要与热融塌陷后微生物群落结构改变（真菌细菌比增加和富营养类群富集）和土壤磷有效性增加有关。进一步利用区域尺度上5个样点内塌陷区与未塌陷区的配对比较证实，“热融塌陷促进土壤微生物碳利用效率”的现象广泛存在。上述发现意味着热融塌陷会通过提高微生物碳利用效率促进微生物来源碳积累，进而提高土壤碳稳定性。相关结果为模型准确预测冻土碳-气候反馈关系提供了关键实验证据。
该研究成果于8月12日在线发表于国际学术期刊PNAS。植物所副研究员秦书琪和已毕业博士研究生王冠钦为论文共同第一作者，杨元合研究员为通讯作者。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：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2419206122
热融塌陷通过改变微生物群落组成、提高土壤磷有效性促进微生物碳利用效率