本网讯近日，我校林学与园林学院森林土壤生态与全球变化课题组在中科院一区top期刊Catena发表题为“Soil microbial respiration in forest ecosystems along a north-south transect of eastern China: Evidence from laboratory experiments”的科研论文，系统阐述了土壤微生物呼吸沿中国东部南北样带的空间异质性及其调控因子。

土壤异养呼吸（微生物呼吸）是陆地生态系统碳循环过程中最重要的循环过程之一，每年将约60Pg的土壤碳以CO2形式释放到大气中。由于CO2是温室气体的主要成分，因此土壤微生物呼吸的强度与陆地生态系统碳汇强度以及全球气候变暖现象均紧密相关。目前，大量站点尺度的研究已经极大地丰富了我们对土壤微生物呼吸的规律及其调控机制的认知。然而，在更大的空间尺度上，土壤微生物呼吸的空间变化及其机制尚不清楚，限制了我们对陆地生态系统碳循环及其对气候变化的反馈的估算。

针对这一问题，林学与园林学院森林土壤生态与全球变化课题组开展了一项以中国东部跨度达4200km的南北森林样带土壤为对象，基于其各自年平均温度为基础的室内培养实验，以揭示土壤微生物呼吸的空间变异特征。

研究发现：微生物呼吸与纬度之间呈单峰型关系，在32°N附近达到峰值，这恰好与亚热带和温带森林交错带相重合。气候、土壤理化性质和土壤微生物特征能够解释样带尺度上微生物呼吸总变异量的56.1%，而在热带亚热带与温带区域则分别解释变异量的77.4%和34.6%。土壤理化性质在控制微生物呼吸变化方面始终体现出较强的重要性。其中，土壤有机碳是调节样带尺度土壤微生物呼吸变异的最重要因子，然而，其重要性在热带亚热带地区明显降低。在热带亚热带森林中，年平均温度成为指示微生物呼吸的最佳指标，而在温带地区，土壤有机碳与总氮含量共同调节土壤微生物呼吸的变化。

图 1 中国南北样带尺度上（a）所有森林，（b）阔叶林，（c）针叶林和（d）混交林土壤微生物呼吸沿纬度的空间格局。

图 2 气候、土壤理化性质和微生物特征在解释（a）样带尺度，（b）热带亚热带和（c）温带森林土壤微生物呼吸方面的方差分解分析。

图3分析展示了气候因子、土壤理化性质和微生物特性对（a）样带尺度，（b）热带亚热带森林和（c）温带森林土壤微生物呼吸的直接和间接影响，以及预测因子在（d）样带尺度，（e）热带亚热带和（f）温带森林土壤微生物呼吸的直接和间接的标准化。

总体来看，本研究结果阐明了土壤微生物呼吸随纬度呈非线性分布，并揭示了不同气候区中控制土壤微生物呼吸的因素和机制的差异。这些发现将有助于提高我们在地球系统模型中预测土壤CO2通量的准确性，极大地推动陆地生态系统碳循环的研究，服务于国家“碳中和”总体行动目标。（胡先业 通讯员：杨利梅）

（注：林学与园林学院田鹏副教授，中科院沈阳生态所博士生赵学超为本文的共同第一作者，王清奎教授为通讯作者。）

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105980