2024年10月,中国科学院南京土壤研究所研究员梁玉婷课题组联合中国科学院地球环境研究所、瑞士苏黎世联邦理工学院、美国俄克拉何马大学等多家国内外研究单位,在冬季变暖对作物生物量碳影响的研究中取得了重要进展。相关研究成果以"Effects of winter soil warming on crop biomass carbon loss from organic matter degradation"为题,发表在国际权威学术期刊《自然·通讯》(Nature Communications)期刊上。
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作物生物量中的碳含量对于确保全球粮食安全至关重要,它不仅直接为人类提供能量,还通过作为动物饲料的形式间接供应蛋白质。面对全球气候变暖带来的严峻挑战,现有研究多集中于年平均气温的变化如何影响作物生长,而忽略了冬季气温升高的独特影响。实际上,冬季气温升高速度快于其他季节,但其对作物生物量碳的具体作用机制尚未完全明了。
该团队近期一项研究整合了全球范围的数据及长达十年的实地实验结果,揭示了冬季土壤温度与作物生物量碳之间存在显著的负相关关系。研究表明,冬季土壤温度每升高1℃,作物秸秆和籽粒中的碳含量分别下降6.6 g/kg和10.2 g/kg。这一现象主要是由于土壤温度的提高加快了有机物质的分解速度,并加剧了微量元素的流失。如果不考虑冬季气温升高对作物生物量碳的负面影响,在未来的气候变暖预测中,粮食总产量可能被过度估计4%到19%。这项研究凸显了在农业生产的气候模型中加入冬季温度变化因素的重要性,这不仅对于制定精确的气候适应策略至关重要,也是保障全球粮食安全和应对气候变化的关键措施之一。
此研究成果获得了包括国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院的战略先导科技专项、江苏省自然科学基金以及中国科学院青年创新促进会等多项资金支持。
冬季变暖对作物生物量碳影响的遗留效应