近日，我校米兰体育网页版胡水金教授团队（生态系统生态学课题组）在地球科学研究领域国际顶级期刊《Nature Geoscience》（自然·地球科学）在线发表了题为“Trade-offs between soil inorganic and organic carbon driven by multiple global environmental changes”的研究论文（article）。该研究揭示了多种全球环境变化交互作用下土壤无机碳的响应及其与有机碳的关系，为完善干旱和半干旱生态系统土壤碳循环模型、提升全球变化情景下陆地碳汇的预测能力提供了新的科学依据。
气候变暖、活性氮输入增加和降水格局改变等全球环境变化正在深刻影响陆地生态系统的碳循环。在自然生态系统中，这些环境变化往往同时发生，并可能通过复杂的相互作用共同影响碳循环过程。然而，现有研究多关注单一环境因子的影响，同时模拟多种环境因素变化的长期野外控制试验仍相对有限。并且相关研究主要集中于植物生产力、土壤呼吸及土壤有机碳库等有机碳循环过程。事实上，土壤碳不仅存在于有机质中，还大量储存在碳酸盐矿物中，即土壤无机碳。全球土壤储存了2,300 Pg无机碳（0–2 m土层），与土壤有机碳的储量（~2400 Pg）相当；在干旱和半干旱地区，土壤无机碳储量甚至超过有机碳。尽管如此，土壤无机碳长期以来受到的关注相对有限。尤其是与土壤有机碳相比，多种全球变化因素如何相互作用、共同影响土壤无机碳库目前仍鲜有报道。此外，全球变化情景下土壤无机和有机碳库究竟呈现协同变化还是此消彼长的关系，仍尚不明确。这一研究空白限制了对干旱和半干旱生态系统土壤碳储存及其气候反馈的准确评估。
该研究依托研究团队在黄土高原半干旱草地开展的长期多因子全球变化控制试验，对土壤无机和有机碳进行了连续8年（2016—2023年）的动态监测。同时，结合区域尺度的整合分析，探究土壤有机碳与无机碳对全球变化的响应关系。野外试验结果表明，降水变化对土壤无机碳没有显著影响，而增温与氮输入之间存在显著交互作用。氮输入单独作用时，土壤无机碳没有显著变化；但在增温背景下，氮输入使土壤无机碳损失约9.1%。
增温与氮输入共同作用下加剧土壤无机碳损失，伴随着微生物氮矿化和硝化作用的增强，可能通过促进H+产生引起碳酸盐溶解。与此同时，增温和氮输入可能通过改变植物根系Ca2+、Mg2+离子吸收、磷限制及根际有机酸分泌等过程影响无机碳稳定性。野外试验和区域整合分析结果进一步发现氮输入或增温引起的土壤无机和有机碳的变化呈明显的负相关关系，说明全球变化情景下两个重要碳库之间可能存在权衡关系。该研究拓展了对全球变化影响土壤碳循环的认识，强调未来评估干旱和半干旱生态系统的碳储存能力及其气候反馈时，应考虑土壤无机碳库的动态响应。
论文第一作者为我校已出站青年研究员白彤硕（现南京林业大学副教授），胡水金教授和张艺副教授为论文的共同通讯作者。中国科学院地球环境研究所王益博士，威斯康星大学Steven J. Hall博士，宁夏云雾山国家级自然保护区管理局邓军，以及团队仇云鹏教授和已毕业硕士生张昊天也参与了此项研究。胡水金教授团队的生态系统生态学课题组长期从事土壤碳、氮转化过程、植物-土壤微生物相互作用及其对全球变化的响应研究，先后在PNAS，Nature Communications，Ecology Letters，Current Biology，Global Change Biology等权威期刊上发表了一系列论文。
全文链接：https://doi.org/10.1038/s41561-026-02135-6
编辑：白彤硕
校对：胡水金
审核：韩立新
