多年冻土区经历了显著的气候变暖，其增温速率为全球平均值的2-4倍。气候变暖会导致多年冻土区大量土壤有机质被微生物分解，以二氧化碳（CO2）等温室气体的形式释放至大气，从而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关系。作为调节冻土碳–气候反馈关系的关键参数，土壤碳分解温度敏感性（Q10）是指温度每增加10度碳释放速率增加的倍数，其观测数据的缺乏是导致目前模型预测的冻土区土壤碳释放量不确定性较大的潜在原因。高纬度和高海拔多年冻土区在气候条件、底物特征等方面存在的显著差异可能导致其土壤碳分解Q10呈现区域分异特征。然而，由于缺乏基于统一方法的大尺度观测证据，目前尚不清楚这两类多年冻土区土壤碳分解Q10的差异及其驱动因素。
中国科学院植物研究所杨元合研究团队以高纬度（中国东北）和高海拔（青藏高原）多年冻土区为研究对象，基于野外样带调查、室内长期培养、数据整合分析以及高通量qPCR芯片等方法，揭示了不同多年冻土区表层土壤碳分解Q10的差异及其关键驱动因素。科研人员发现，高纬度多年冻土区表层土壤碳分解Q10显著高于高海拔多年冻土区，约为后者的1.8倍。进一步研究发现，土壤微生物属性和矿物保护是导致多年冻土区土壤碳分解Q10区域分异的直接驱动因素。高纬度多年冻土区表现出“较高的α多样性、较大的寡营养型微生物占比、较高的碳降解基因水平以及较弱的矿物保护作用”等特征，进而导致其Q10显著高于高海拔多年冻土区。该研究提供了不同多年冻土区土壤碳分解Q10的标准化数据集，拓展了学术界对冻土区土壤碳分解Q10驱动机制的认识，为提高模型对气候变暖背景下冻土碳释放的预测能力奠定了理论基础。
该研究成果于1月12日在线发表于国际学术期刊National Science Review。植物所已出站博士后杨艳为论文第一作者，杨元合研究员为通讯作者。植物所陈蕾伊研究员、秦书琪副研究员等参与了上述研究。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag019
高纬度和高海拔多年冻土区土壤碳分解温度敏感性的差异及其驱动因素