冬季变暖对作物生物量碳影响的遗留效应
作物生物量碳是全球粮食安全的重要组成部分，既直接为人类提供食物热量，也通过动物饲料间接提供蛋白质。全球气候变暖对粮食安全构成了重大威胁。当前，大多数研究主要关注年均气温变化对作物生长的影响。然而，冬季气温的上升幅度比其他季节更为明显，但冬季增温对作物生物量碳的具体影响仍不清楚。
近日，中国科学院南京土壤研究所梁玉婷研究员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，已在线发表在《自然·通讯》（Nature Communications）期刊上（https://www.nature.com/articles/s41467-024-53216-2）。
该团队结合全球数据和为期十年的田间试验，利用广义线性混合模型以及glmm.hp包，进行了不同温度对作物生物量碳相对重要性的评估，明确了冬季土壤温度是最关键的影响因素（图1）。分析结果表明，冬季土壤温度与作物生物量碳呈显著负相关。冬季土壤温度每上升1℃，秸秆和籽的碳含量分别减少6.6 g/kg和10.2g/kg。主要原因是土壤增温导致的土壤有机质分解加速以及微量元素的损失。如果忽视冬季变暖对作物生物量碳的不利影响，未来气候变暖情景下，粮食总产量可能会被高估4%至19%。该研究强调了将冬季增温的影响纳入农业生产模型的紧迫性，这对于制定更精准的气候适应战略至关重要，有助于更好地保障全球粮食安全，并应对气候变化的挑战。
图1 在收集的数据集中预测因子对作物生物量 C 的相对重要性。
该成果得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、江苏省自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-53216-2
Jiangshan Lai*, Yi Zou, Shuang Zhang, Xiaoguang Zhang, Lingfeng Mao (2022) glmm.hp: an R package for computing individual effect of predictors in generalized linear mixed models. Journal of Plant Ecology 15(6):1302–1307.
https://doi.org/10.1093/jpe/rtac096
Jiangshan Lai*, Weijie Zhu, Dongfang Cui, Lingfeng Mao (2023) Extension of the glmm.hp package to zero-inflated generalized linear mixed models and multiple regression. Journal of Plant Ecology 16(6):rtad038.
https://doi.org/10.1093/jpe/rtad038
