華南植物園發(fā)現(xiàn)蚯蚓促進(jìn)土壤碳凈固存機(jī)制

　　土壤生物對(duì)全球變化的響應(yīng)和反饋是生態(tài)學(xué)的前沿和難點(diǎn)。蚯蚓作為“生態(tài)系統(tǒng)的工程師”，其在生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的貢獻(xiàn)卻一直眾說(shuō)紛紜。已有的研究結(jié)果表明：蚯蚓既能促進(jìn)碳礦化，又能提高土壤碳穩(wěn)定性，結(jié)果似乎相互矛盾。不過(guò)，由于碳礦化更容易被觀測(cè)到，蚯蚓促進(jìn)碳礦化的觀點(diǎn)得到多數(shù)實(shí)驗(yàn)的支持。事實(shí)上，“碳礦化”與“碳穩(wěn)定”是同一過(guò)程的兩個(gè)方面，會(huì)協(xié)同變化，只關(guān)注任何一方都無(wú)法確定蚯蚓是否促進(jìn)碳的凈固存。也就是說(shuō)，蚯蚓是否促進(jìn)碳固存，應(yīng)該由蚯蚓對(duì)“碳礦化-碳穩(wěn)定”平衡的影響決定。

　　為此，中國(guó)科學(xué)院華南植物園張衛(wèi)信和傅聲雷等科研人員提出了碳固存系數(shù)(Sequestration quotient, SQ)的概念，以量化蚯蚓對(duì)凈碳固存的貢獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：蚯蚓加快了碳的活化過(guò)程，進(jìn)而同時(shí)促進(jìn)了“碳礦化”和“碳穩(wěn)定”，但是后者增強(qiáng)的幅度遠(yuǎn)高于前者，即蚯蚓可以通過(guò)對(duì)“碳穩(wěn)定”和“碳礦化”的不對(duì)等促進(jìn)而有利于碳的凈固存。重要的是，蚯蚓對(duì)土壤CO2通量及碳凈固存的影響都可以通過(guò)比較碳固存系數(shù)(SQ)在有蚯蚓和無(wú)蚯蚓系統(tǒng)中的取值來(lái)預(yù)測(cè)(見(jiàn)附圖)。此項(xiàng)工作，為蚯蚓對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)貢獻(xiàn)的量化研究建立了初步的理論框架和方法體系。同時(shí)，碳固存系數(shù)的概念同樣可以應(yīng)用于量化蚯蚓以外的因素(處理)對(duì)碳固存的凈效應(yīng)。

　　中科院華南植物園傅聲雷研究組近期與美國(guó)佐治亞大學(xué)和美國(guó)環(huán)境保護(hù)署等單位合作，深入研究了蚯蚓對(duì)土壤碳固存的影響機(jī)制，建立了量化蚯蚓對(duì)土壤碳固存凈效應(yīng)的方法體系，發(fā)現(xiàn)雖然蚯蚓表面上通常會(huì)促進(jìn)CO2的排放，但最終卻能明顯促進(jìn)土壤碳固存。該研究成果于10月15日在Nature多學(xué)科研究期刊Nature Communications(《自然-通訊》)上發(fā)表，并被選為亮點(diǎn)文章，在Nature Communications網(wǎng)站以Earth Sciences: Global Worming - Earthworms mediate soil carbon sink為題進(jìn)行了新聞報(bào)道。New Scientist、Live Science、Carbon Brief等科學(xué)媒體及《文匯報(bào)》隨即對(duì)該研究進(jìn)行了專題報(bào)道。

　　該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的資助 (NSF)。