气候变化使冬季温度升高的速度超过夏季，特别是在高海拔地区。这种“不对称”的变暖可能会通过改变微生物活动超出预期而对储存在这些地区土壤中的大量碳造成麻烦。
地球上的土壤储存的碳量超过了除海洋以外任何生态系统的碳量，并且如果管理得当，可以储存更多的碳。但是，土壤碳受到了气候变化的威胁。研究人员预计，更高的温度将增加以温室气体形式释放到大气中的土壤碳量，主要是由于土壤微生物行为的变化。然而，这种变暖反馈的规模仍然不确定。
2024年10月14日，国际权威学术期刊美国国家科学院院刊PNAS（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）发表了兰州大学凌宁教授和南京农业大学沈其荣院士团队的最新相关研究成果，题为Asymmetric winter warming reduces microbial carbon use efficiency and growth more than symmetric year-round warming in alpine soils的研究论文。兰州大学贺金生教授和清华大学杨云锋教授为论文的共同作者。该团队的研究人员在青藏高原的一个实验草地上加热土壤，以测试不同模式的变暖如何改变微生物活动。一些土壤保持在环境温度下，而另一些则全年受到2°C的“对称”变暖影响。第三组土壤在冬季受到2.5至2.8°C的变暖，在其余时间受到0.5至0.8°C的变暖，这是一个更接近实际变暖模式的真实模拟。在2011年至2020年的十年间接受了这种处理后，研究人员测试了来自不同土壤样本的微生物活动。他们特别关注两个指标：生长速率和一个表明生物体如何利用碳的指标，即碳利用效率。研究表明，这是决定土壤中有机碳储量的主要因素之一。当微生物摄取碳时，它有两种选择：它可以将其分解以获取能量并以CO2的形式呼吸出来，或者用它来构建新的身体结构。更高的生长率意味着微生物使用了更多的碳，而更高的碳利用效率则意味着更多的碳被用于构建身体结构，而不是以CO2的形式呼吸出来。研究人员发现，两种变暖模式都显著减少了微生物活动。相对于暴露于环境温度下的土壤，对称变暖下的土壤生长率下降了31%，碳利用效率下降了22%。在不对称变暖条件下，这一效果更为强烈，生长率降低了58%，碳利用效率降低了81%。他们将这些差异归因于包括提供给微生物的营养素变化在内的多种因素。他们的研究结果表明，土壤碳储存可能会减少，降低陆地生态系统固碳的能力，并削弱土壤作为应对气候变化自然解决方案的有效性。由于目前的模型没有考虑到不对称变暖，研究人员可能低估了由于气候变化导致的土壤碳损失。然而，这些发现可能只适用于寒冷生态系统中的土壤，需要进一步的研究来了解微生物活动变化对碳的具体意义。例如，尽管微生物活动发生了显著变化，但在整个实验过程中，土壤中储存的碳总量并没有发生变化。![]()
概念图展示了对称全年变暖或不对称冬季变暖对微生物碳利用效率（CUE）的影响与环境气候相比的效果
