来源：农业遥感与作物模型（2024年12月24日）
文章标题：Most root-derived carbon inputs do not contribute to long-term global soil storage
发表期刊：《Science China: Earth Sciences》
影响因子：6
第一作者：王国成 副教授
通讯作者：罗忠奎 研究员
第一单位：浙江大学
土壤是陆地生态系统最大的碳库，是全球碳循环的关键一环。土壤碳主要来源于植物根系碳输入（Iroot），但相当一部分Iroot进入土壤后会通过根际微生物呼吸、淋溶和动物啃食等过程快速流失（Iloss），从而限制植物根系碳输入对长期土壤固碳的贡献，如何定量估算这两个变量对于全面了解土壤碳循环具有重要意义。然而，目前全球尺度的研究结果还很少。
为此，中国科学院大气物理所、植物所、土壤所、浙江大学和中山大学等多个机构的研究人员，利用三套全球观测数据集（见图1），包括土壤放射性碳同位素数据（∆14Cdata）、植物地上和地下净初级生产力（NPPdata）以及植物根系生物量（Rootdata），采用数据-模型融合的方法，对全球Iroot和Iloss进行了定量估算。研究结果显示，在全球0-2米土壤中，植物总的根系碳输入（Iroot）平均为3.5 Mg C ha–1 yr–1，其中约80%为Iloss（见图2），即只有约20%的根系碳输入进入了非根际土壤，并参与非根际土壤有机碳周转过程。这一发现解释了为什么在全球大气二氧化碳浓度增加和植被净初级生产力提升背景下，目前的研究没有广泛观测到明显的土壤有机碳变化。本研究还制作了高精度（1公里分辨率）的全球不同土层Iroot和Iloss分布图，并发现它们随着土层深度的增加而迅速减少。其中，在0-2米土壤中超过60%的Iroot集中在0-0.2米的表层。本研究成功地在全球尺度上量化了植物根系碳输入及其垂直分布，并证明了它们对于非根际土壤固碳的贡献十分有限。
图1.观测数据集站点分布
图2.根源碳输入（Iroot）和实际输入到土壤本体的碳（Ibulk）。（a）Iroot（蓝色）和Ibulk（绿色）的概率密度分布；（b）Iroot 和Ibulk 的深度分布；（c）Iroot 和Ibulk 相对于净初级生产力（NPP）的百分比分数的概率密度分布；（d）Iroot 和Ibulk 相对于总Iroot 和Ibulk 的百分比深度分布。(a)和(c)中的插图显示了全球和9种生物群系类型（1、热带/亚热带森林、2、热带/亚热带草原/稀树草原、3、温带森林、4、温带草原、5、地中海/山地灌木丛、6、北方森林、7、苔原、8、沙漠和9、农田）的中位数、均值和样本量。
图3.根系碳输入 (Iroot)、实际碳输入到土壤本体 (Ibulk) 和根系碳输入的直接碳损失 (Iloss) 的驱动因素。彩色网格显示将生物群落类型视为随机效应的 Iroot (上图)、Ibulk (中图) 和 Iloss (下图) 的线性混合效应回归模型的系数和截距。空白网格表示未包括预测变量。PC1-5 是不同组驱动因素（即土壤、气候、地形和深度）最重要的主成分 (PC)。顶部和底部显示土壤深度间隔顶部和底部的深度。Iroot、Ibulk 和 Iloss 模型的 R2 分别为 0.50、0.74 和 0.85。图 S9（针对 Iroot）和 S10（针对 Ibulk 和 Iloss）中显示了对预测变量的详细主成分分析。
图4.根系碳输入的直接损失（Iloss，估算为Iroot–Ibulk），而不对土壤本体碳库产生贡献。（a）使用六个独立数据源和/或方法（Iloss1–6）量化的Iloss概率密度分布，如表1所示；（b）Iloss的深度分布；（c）Iloss相对于Iroot的百分比分数的概率密度分布；（d）各土层Iloss占总Iloss的百分比。（a）和（c）中的插图显示了全球和九种生物群落类型的中位数、平均值和样本量。
图5.七个标准土层和整个土壤剖面（0-200 厘米）中根系碳输入的全局模式（即 Iroot，Mg ha-1 yr-1）。
图6.七个标准土层和整个土壤剖面（0-200 cm）中土壤本体实际碳输入的全球模式（即 Ibulk，Mg ha-1 yr-1）。
图7.0-200厘米土壤剖面中根系碳输入直接损失（即Iloss）的全球模式。（a）Iloss；（b）Iloss的不确定性（以500次蒙特卡洛模拟的偏差幅度除以其平均值，同时考虑观测数据集和预测模型中的不确定性）；（c）Iloss相对于根系碳输入（Iroot）的比例；（d）Iloss相对于Iroot比例的不确定性。
图2.植物根系碳输入在土壤中的转化示意图。大部分根系碳输入通过三种潜在途径流失：根际微生物消耗、动物取食和淋溶，对土壤碳库没有贡献。
本研究所有点位数据（包括NPP及其地上和地下的分配、根部生物量随土壤剖面的垂直分布等）和栅格数据（地下所有净初级生产力1公里空间分辨率、分层的制图结果）均可通过下方网址获取：
https://figshare.com/articles/dataset/Datasets_of_NPP_soil_radiocarbon_and_root_biomass/12840050
该论文发表在SCIENCE CHINA Earth Sciences上。王国成副教授为文章第一作者，通讯作者为罗忠奎研究员。
中国科学院院士朱永官带领一群“土壤高级玩家”，一同创作出了本部集科学性、趣味性和前瞻性于一体的科普著作——《鲜活的土壤》，以科研者的视角和深入浅出的笔触，向大众讲述了土壤的本质、功能、土壤污染问题以及由此带来的粮食安全问题等人们关心和感兴趣的话题。
书中不仅涵盖了土壤的形成、分类、功能等基础内容，还深入探讨了土壤与生态环境、人类健康、文明演变进程等方面的紧密联系。用丰富的科研数据与成果揭示了土壤作为农业生产之基、生态系统之本的不可替代作用，更强调了在当前全球环境变化与资源约束加剧的背景下，科学合理地利用土地资源，对于维护国家粮食安全、促进生态平衡、实现经济社会可持续发展乃至推动人与自然和谐共生的战略价值。
《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》由联合国粮农组织 / 国际原子能机构粮食和农业核技术联合中心水土管理和作物营养科专家穆罕默德·扎曼、李恒所著。著者长期致力于改善土壤、水资源与肥料管理的生产实践，为促进国际社会农业积极适应气候变化做出了贡献。
该书回顾了全球土壤盐渍化的历史和治理成败经验，旨在制定盐度和钠化度的评估技术规程，完善盐渍化土壤的缓解和适应措施，创新和推进核技术和同位素技术等的应用，为可持续地利用盐碱地提供可行性方案。该书具有先进性、指导性和实用性，能够切实解决生物盐碱农业所遇到的实际问题。该书可为进行景观和农田土壤盐渍化评估和诊断，利用核技术和同位素技术制定边际土壤可持续利用战略的技术研究人员、一线管理人员提供参考和借鉴。
康绍忠院士序|《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》出版发行
张佳宝院士序|《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》出版发行
Rainer Horn 博士，德国基尔大学教授，世界著名土壤物理学家。现任中-欧土地和土壤合作专家组委员，曾任世界土壤联合会(IUSS)主席，IUSS土壤物理委员会、土壤技术委员会以及第三工作组主席、土壤耕作研究组织主席、德国土壤学会主席等土壤学术组织重要职位。Horn教授在不饱和土壤力学理论创新和应用、土壤物理多尺度过程、土壤力学与水力学、物理化学和生物学等多学科交叉研究等方面取得巨大成就，并成功应用于指导固废处理、地质工程安全以及电缆地下埋藏等社会经济多方面。发表100余篇期刊论文，数十部土壤学专著以及数百篇技术报告，荣获美国土壤学会、美国农学会会士，罗马尼亚、波兰、德国土壤学会以及国际土壤耕作研究组织等学术团体先后授予Horn教授荣誉会员称号。
该书由赵英博士和张斌博士组织，邀请了诸多从事土壤物理研究的中青年工作者共同翻译。他们花费很大精力把该教材引进国内，可使更多的科研人员系统了解土壤物理学，对推动我国土壤物理学的发展意义重大。
邵明安院士序|《土壤物理学精要——过程、功能、结构和力学导论》
《土壤物理学精要——过程、功能、结构和力学导论》出版—赵其国院士序
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