在全球气候变化背景下，土壤碳库如何响应气候变暖？传统模型预测气候变暖会加速土壤碳损失，但许多野外实验却得出矛盾的结果。这背后的不确定性主要源于气候变暖与其他环境因子（如降水变化）的交互作用，以及微生物机制的缺失。近日，中国科学院生态环境研究中心郭雪研究员与美国科学院院士周集中教授团队联合在国际顶级科学期刊《自然-气候变化》（Nature Climate Change）上发表了一项最新成果。该成果通过一项长期多因子气候变化控制实验，首次揭示了干旱显著放大变暖引起的土壤碳损失，而湿润条件则抑制这种损失。这一发现挑战了矿物结合态有机碳（MAOC）相对稳定的传统认知，并强调了微生物过程在碳-气候反馈中的核心作用。
该研究团队通过连续12年（2009-2020年）的系统监测，发现变暖对土壤碳的影响强烈依赖于降水条件：在干旱条件下，变暖使表层土壤碳减少12.2%，主要归因于矿物结合态有机碳的下降（降幅达25.5%）；而在湿润条件下，变暖反而使土壤碳增加6.7%。这种反差与微生物活动密切相关，变暖在干旱条件下显著提高了微生物代谢熵，而在湿润条件下则抑制代谢熵。同时，微生物群落结构和碳降解基因发生显著变化，这表明变暖与降水的交互作用通过改变微生物群落功能间接调控土壤碳损失。
研究团队还将这些微生物机制纳入碳库模型，大幅提升了土壤碳动态的预测精度，并大幅降低了参数的不确定性。模型预测表明，在未来升温情景下（如+1.5 oC至+3.5 oC），干旱将持续放大土壤碳损失，而湿润条件下土壤碳变化较小。这警示，随着干旱事件频发，全球变暖可能通过微生物反馈加速土壤碳释放，进而加剧气候变化。
综合解析气候变化对土壤碳库影响的方法示意图
中国科学院生态环境研究中心欧阳志云研究组郭雪研究员、美国俄克拉荷马大学杨植峰博士和简思扬博士为论文共同第一作者，通讯作者为美国俄克拉荷马大学周集中教授。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41558-026-02584-2
区域与城市生态安全全国重点实验室
2026年3月17日