當前地球正在經歷著以氣候變暖為主要特征的全球變化。青藏高原由於面積巨大和碳儲量較高，被認為對氣候變化較為敏感，在全球碳循環中扮演著關鍵角色⚛️🚫，是研究土壤碳動態對氣候變暖響應的關鍵地區之一。研究青藏高原高寒草地土壤碳排放對氣候變暖的響應，是當前生態學領域的研究熱點。然而🍻，目前已有的野外增溫實驗大多是對植物和/或表層土壤進行增溫🤷🏻，對深層土壤（>30cm）的增溫效果有限。因此👍🏼，全剖面土壤增溫對土壤碳排放的影響以及背後的機製仍不清楚👩🏻‍🦼‍➡️。

意昂3体育官网城市與環境學院朱彪課題組基於在青海海北站高寒草地生態系統建立的全土壤增溫實驗🚴🏻‍♀️，通過四年的土壤呼吸通量（包括土壤總呼吸🕺🏼🧑‍🎄、異養呼吸📋、自養呼吸三個組分，2018—2021年，四年生長季野外原位觀測）數據研究了土壤碳排放對全剖面土壤增溫（0—100cm🧑‍🦼‍➡️，~4°C）的響應。同時通過整合分析方法🧔🏽，基於已經發表的72篇文獻（非全土壤增溫）🪙，共計234條數據，研究（表層土壤）增溫對全球草地或者高寒草地土壤呼吸通量的影響。

研究發現🤽🏿，全土壤增溫會顯著影響土壤總呼吸和異養呼吸⚁，但是對土壤自養呼吸沒有顯著影響。分年來看，在2018—2021這四年，均呈現類似現象：全土壤增溫顯著增加土壤總呼吸（2018年增加24%🧑🏿‍🎄，2019年增加32%✵，2020年增加23%，2021年增加27%），也顯著增加土壤異養呼吸（2018年增加27%🦻，2019年增加36%，2020年增加45%🧗🏻‍♀️，2021年增加50%）👄🧍‍♂️。然而🛎，在這四年中任何一年，全土壤增溫都沒有顯著改變土壤自養呼吸。四年平均來看👃🏼，全土壤增溫顯著提高土壤總呼吸26%、土壤異養呼吸37%，而土壤自養呼吸沒有顯著改變（圖1）👨🏼‍🏭🧭。此外，全土壤增溫對CO₂通量的促進效果隨著年份變化並沒有發生顯著改變。全土壤增溫顯著提高土壤碳排放的原因可能是：1）溫度增加有利於植物生長🧛🏻，提高植物生物量，導致更多的凋落物進入土壤💺，促進土壤呼吸🏟；2）增溫加速土壤微生物的生理活性和周轉🔵，促進土壤呼吸🔣；3）增溫會延長高寒草地土壤的融化時間，有利於土壤微生物生長，從而增加土壤碳排放。全球草地和高寒草地的整合分析發現，增溫（非全土壤增溫）只顯著促進土壤呼吸（7—8%）🧖‍♂️，遠低於全土壤增溫對高寒草地土壤呼吸的促進效果。總體而言，在青藏高原高寒草地生態系統，全土壤增溫顯著促進土壤總呼吸（26%）🐇，遠高於全球草地或者高寒草地（非全土壤增溫）整合分析中實驗增溫的平均促進效應（7—8%）👨🏻‍🍳🤷🏽。此外🦧，全土壤增溫只顯著提高土壤異養呼吸，不改變土壤自養呼吸⛽️🧝。四年平均來看，增溫對CO₂通量的促進效果並沒有發生顯著改變，土壤碳庫的大小暫時也沒有發生顯著改變。這些結果表明，未來的全土壤增溫情景對土壤碳排放的影響可能比以往的增溫實驗所估計的要大的多💝💵，因為以往的增溫實驗沒有區分土壤有機碳和根系的響應🙁，或者是只能對土壤表層進行增溫。

該研究於2024年5月27日以“Whole-soil warming leads to substantial soil carbon emission in an alpine grassland”為題在線發表在Nature Communications期刊上♗🎤。朱彪為論文通訊作者，朱彪研究組博士後陳迎為論文第一作者，秦文寬、張秋芳（福建師範大學）、王旭東、馮繼廣🪈、韓孟光、侯彥會、趙紅陽、張振華（中科院西北高原生物研究所）、賀金生（意昂3体育官网、蘭州大學）、Margaret S. Torn（勞倫斯伯克利國家實驗室、加州大學伯克利分校）為合作作者並有重要貢獻💇🏼。本研究受到國家重點研發計劃（2022YFF0801902）和國家自然科學基金（31988102和42141006）的資助⚂，並得到青海海北高寒草地生態系統國家野外科學觀測研究站的各位老師和工作人員的支持和幫助👂🏼👷🏿‍♂️。

圖1 全土壤增溫（0—100cm，~4°C）對高寒草地土壤CO₂通量的影響（2018—2021，四年平均）