气候变化对土壤有机碳库分子结构特征与稳定性影响研究进展

来源：土壤学报杂志2018年第2期北京时间：

作者：张仲胜,李 敏,宋晓林,薛振山,吕宪国,姜 明,武海涛,王雪宏

单位：张仲胜，中国科学院东北地理与农业生态研究所；zzslycn@neigae.ac.cn,李 敏，中国科学院东北地理与农业生态研究所；1476400625@qq.com,宋晓林，中国科学院东北地理与农业生态研究所；songxiaolin@iga.ac.cn,薛振山，中国科学院东北地理与农业生态研究所；xuezhenshan@iga.ac.cn,吕宪国，中国科学院东北地理与农业生态研究所；luxg@iga.ac.cn,姜 明，中国科学院东北地理与农业生态研究所；jiangm@iga.ac.cn,武海涛，中国科学院东北地理与农业生态研究所；wuhaitao@iga.ac.cn,王雪宏，中国科学院东北地理与农业生态研究所；wangxuehong@iga.ac.cn,

摘要：气候变化与土壤碳库之间的相互作用及耦合机制一直是学术界研究的热点与难点。虽然目前在群落-生态系统、区域-全球等不同尺度上开展了大量研究，然而在分子尺度上探究气候因子波动对土壤有机碳库化学结构特征影响机制方面却鲜有研究。本文综述了近年来气候因子变化及其导致的环境、生态因子变化与土壤有机碳库分子结构特征的关系。气温升高不仅将改变土壤中源自植物部分的有机碳来源特征，同时也会将加速土壤木质素等碳组分分解，排水或者旱化引起有机质分解加速，土壤中C=O键增加。植被演替、土壤动物及微生物等与气候变化密的切相关的生态因子则会影响输入土壤植被残体性质，加速糖类、脂类及木质素分解、并改变有机碳结构的生物分子标志物；土壤中有机碳稳定性与分子结构特征密切相关，土壤中具有高的苯环结构（芳香族化合物）及O-烷基碳通常表明土壤碳库具有更高的稳定性，而之前认为较为稳定的木质素等结构在气候变暖背景下可能并不稳定。未来研究中应着重关注与土壤有机碳分子标志物的识别与生态意义判读、生物对土壤有机碳分子结构转换过程的调控作用及机制、大尺度环境/生态过程与碳库分子结构转变的耦合机制及新的土壤有机碳分子结构辨识技术及判读等方面的研究。

关键词：气候变化;土壤碳库;分子结构;稳定性

基金资助：国家重点研发计划项目（2017YFC0505901、2016YFC0500404）和国家自然科学基金项目（41471081，41671081）