短讯|Science：升温后土壤中微生物的变化（第五期文献包投票选出的文章）

本文由殷继忠编译，董小橙、江舜尧编辑。

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原名：Microbial change in warming soils

译名：升温后土壤中微生物的变化

期刊：Science

IF：41.058

发表时间：2017年

通信作者： Daniel B. Metcalfe

通信作者单位：瑞典隆德大学

短讯内容

土壤中二氧化碳受气候变化及土地利用等相关因素影响, 研究人员长期以来一直想要更好地了解土壤二氧化碳排放的潜在驱动因素，但实验的持续时间往往受到项目期限和人员流动的限制，妨碍了对这一过程中变化的理解和预测。

关于土壤呼吸对温带森林变暖的反应进行长达26年的记录。这个异乎寻常的长时间记录结果突显了短期研究中得出的缺陷结论以及长期实验在生态系统和气候科学中的重要性。土壤中碳受多种因素影响，从气候变化的角度来看，温度是最重要的影响因素之一。通过多次对照实验发现在较温暖的条件下土壤呼吸增加。

自20世纪60年代以来，就有学者发现全球土壤呼吸与空气温度上升有关，但温度和土壤碳循环的确切机制仍不清楚。Melillo等人在解决这些问题方面取得了重要进展。他们的结果为更好地预测和减轻气候变暖土壤碳损失提供宝贵帮助。作者还阐明了同一地点的各种短期实验中不同地块和时间的呼吸机制。在26年的实验期间，他们观察了土壤呼吸的三个阶段（图1）。第一阶段，土壤呼吸在温暖的条件下稳步下降。第二阶段，变暖引起呼吸的微小变化。然后是呼吸稳定上升的第三阶段。在出版时，实验正进入第四阶段，土壤呼吸再次逐渐下降。作者得出结论，长达数十年的气候变暖刺激了呼吸阶段变化，由于微生物难以适应环境条件，因此土壤微生物群落结构发生变化。如果这些研究结果在主要的陆地生态系统中得到广泛支持，那么将对研究全球微生物群落具有更深刻意义。

图1 土壤呼吸随温度变化的四个阶段

Melillo等人考虑到地下环境的复杂性，为理解气候变化的重要性提出了一个有说服力的论据，之后的工作将明确地上部的复杂性和两领域间的联系。植物通过各种时间尺度和不同途径调节土壤中的碳输入量和类型，这些输入过程受各种环境因素影响。植物-土壤相互作用可用于预测陆地生态系统与气候变化之间的反馈情况。植物和土壤间联系在当前的全球植被模型中至关重要，但许多这些相互作用尚未根据田间试验数据进行核对。利用互补的地上数据，Melillo等人描述的升温实验可以为研究植物-土壤相互作用的科学思想和假设提供进一步的依据。经验表明，这种乏味的重复可以为我们提供更有价值和更令人兴奋的科学见解。

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