土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统中最大的碳库，在减缓气候变化和提高土壤生产力方面发挥着至关重要的作用。目前的认识表明，微生物可以通过一系列分解代谢和合成代谢将土壤中的碳转化为自身生物量。且其死亡和裂解后，如胞外酶、胞外聚合物物质等化合物可以与土壤中的矿物质结合，抵抗后续世代微生物的再利用，并有助于形成缓慢循环的有机碳池。这一组分被称为微生物源碳（MDC）。

微生物源碳大约占总SOC库的一半，是持久性SOC库的主要组成部分，并对气候变化有反馈。然而，我们对全球尺度上MDC储量的时空动态变化的理解有限，这阻碍了我们评估全球变暖对持久性SOC固存的长期影响。

中国科学院南京土壤研究所张佳宝院士和梁玉婷研究员课题组联合沈阳应用生态研究所、丹麦奥胡斯大学、德国卡塞尔大学、瑞士苏黎世联邦理工学院、美国俄克拉何马大学等国内外研究单位在预测土壤微生物源碳的时空分布方面取得了重要进展。相关研究成果发表在《国家科学评论》。

历史分析：MDC储量对全球变暖的反应

该团队利用全球数据库和人工智能技术预测了1981-2018年全球93.4%陆地面积的土壤MDC储量的时空变化。结果表明，全球温度每升高1℃，可预测区域内的土壤MDC储量将减少6.7 Pg，这相当于全球MDC总储量的1.4%或大气碳库的0.9%。

图1. 土壤微生物源碳储量在1981-2018年间的全球变化

未来预测：共享社会经济路径对MDC储量的影响

在上述估算与分析的基础上，研究团队进一步预测了不同共享社会经济路径下的未来全球MDC储量。研究结果显示，共享社会经济路径的选择在很大程度上影响了MDC储量的预测结果，到2100年全球MDC储量将减少6-37 Pg。

图2. 在不同社会经济路径下，对全球未来土壤MDC储量的预测

MDC对于SOC的长期稳定至关重要。MDC的减少意味着有相当一部分稳定的SOC可以以二氧化碳的形式释放到大气中，在大气和土壤碳池之间形成正反馈通路。并且，补充MDC库存将需要一段较长的时间，可能跨越几十年或更长的时间。

鉴于MDC独特的生物化学功能，这项研究对建模工作以及预测当前和未来气候情景下的陆地-大气碳平衡具有直接影响。

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Global decline in microbial-derived carbon stocks with climate warming and its future projections. National Science Review. doi:10.1093/nsr/nwae330

来源: 《中国科学》杂志社