微生物網路重組可減緩暖化引發的長期土壤碳排放
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文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2026-04-13
土壤碳排放來源與暖化回饋機制
土壤每年透過微生物代謝向大氣釋放約40-60 Pg的碳，而氣候暖化會促進微生物的呼吸作用，進而增加碳排放與氣候變遷間的正回饋。然而，該現象是否會在數年後逐漸減弱，仍存在不確定性。
長期升溫條件下的野外實驗設計
中國科學院華南植物園的研究團隊於亞熱帶森林進行長達十年的野外實驗，探討土壤微生物對長期升溫的反應。研究發現，在升溫初期，土壤碳釋放會顯著增加，但隨著時間推移，此效應逐漸減弱，原因在於微生物碳代謝會隨溫度變化產生熱調節。在長期暖化的情況下，土壤微生物群落會重新組織，形成更穩定的網路結構，並由生長緩慢但資源利用效率高的微生物組成。此轉變使微生物碳利用效率（CUE）提高，將更多碳用於生物量累積，進而減少碳排放至大氣中。
微生物群落重組如何影響碳利用效率
研究結果顯示，經過十年的氣候暖化，CUE與土壤溫度呈正相關，與過去「土壤升溫會降低CUE」觀點相反。值得注意的是，這種轉變並非由微生物多樣性的改變所造成，而是其群落結構重組所致，使微生物代謝對溫度變化具備調節能力。最終，微生物的呼吸作用與生長速率趨於穩定，恢復到與升溫前相近的水平，在一定程度上抵消了升溫初期造成的碳損失。
環境條件對微生物調適能力的限制
研究指出，此種微生物調適能力並非無限制，在氣溫本已較高的熱帶地區，或在暖化伴隨乾旱加劇的情境下，微生物群落的結構穩定性與代謝調節能力可能受到限制，甚至被削弱。在更劇烈的氣候變遷條件下，土壤碳排放仍可能顯著增加，顯示微生物對暖化的「緩衝效應」具有環境依賴性。
微生物動態納入模型的預測意義
整體而言，本研究指出土壤微生物可透過群落重組與代謝調適，在長期暖化下部分緩解碳排放增加，但此效應受環境條件限制。目前多數地球系統模型仍假設微生物CUE為固定值，可能高估長期土壤碳損失的程度。若能在模型中納入微生物網絡動態以及代謝調適機制，將有助於提升模型的預測準確性。本研究成果已發表於《Nature Communications》期刊。
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