Mineral and Climatic Controls Over Soil Organic Matter Stability Across the Tibetan Alpine Permafrost Region
Mineral and Climatic Controls Over Soil Organic Matter Stability Across the Tibetan Alpine Permafrost Region
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西藏高山多年冻土区土壤有机质稳定性的矿物质和气候控制
DOI：
10.1029/2021gb007118
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发表时间：
2021-12
影响因子：
5.2
通讯作者：
Yang Yuanhe
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fang Kai;Chen Leiyi;Qin Shuqi;Zhang Qiwen;Liu Xuning;Chen Pengdong;Yang Yuanhe
冻土融化会加速微生物分解，导致温室气体排放到大气中，从而引发气候变暖的正反馈。土壤有机质稳定性作为反映土壤有机质抗微生物分解能力的重要参数，决定了冻土碳-气候反馈的强度。因此，对土壤有机质稳定性的模式和驱动因素的充分理解有助于预测冻土碳循环及其对气候变化的反馈。然而，由于有限的观察，它仍然是未知的生物化学的选择性或物理化学保护占主导地位的有机质稳定性在多年冻土区。通过大尺度土壤采样、热分析和随机森林模型相结合，利用热重法和差示扫描量热法对青藏高原多年冻土区表层10 cm土壤有机质稳定性进行了定量分析，并探讨了其空间格局。然后，我们构建了结构方程模型，以评估气候变量，土壤性质，基质质量和矿物变量在调节SOM稳定性在广泛的地理范围内的相对重要性。结果表明，从高原东南部到西北部，土壤有机质的稳定性呈逐渐增加的趋势。更强的SOM稳定性与更高的矿物有机协会和更干旱的条件有关。相比之下，基质质量对SOM稳定性的影响有限。总的来说，这些结果为物理化学保护假说提供了大规模的证据，突出了在地球系统模型中考虑矿物变量的重要性，以更好地预测冻土区的土壤C动态。
Permafrost thaw could accelerate microbial decomposition, lead to greenhouse gases emissions into the atmosphere, and thus trigger a positive feedback to climate warming. As a key parameter reflecting the resistance of soil organic matter (SOM) to be decomposed by microorganisms, SOM stability may determine the strength of permafrost carbon (C)‐climate feedback. Adequate understanding of patterns and drivers of SOM stability can thus contribute to predicting permafrost C cycle and its feedback to climate change. However, due to limited observations, it remains unknown whether biochemical selectivity or physico‐chemical protection dominates SOM stability in permafrost regions. By combining large‐scale soil sampling, thermal analysis and random forest model, we quantified SOM stability in the top 10 cm using thermogravimetry and differential scanning calorimetry, and explored its spatial patterns across the Tibetan alpine permafrost region. We then constructed structural equation model to evaluate the relative importance of climatic variables, edaphic properties, substrate quality, and mineral variables in regulating SOM stability over a broad geographic scale. Our results indicated that SOM stability exhibited an increasing tendency from the southeastern to northwestern plateau. The stronger SOM stability was associated with higher mineral‐organic associations and more arid conditions. By contrast, substrate quality had limited effects on SOM stability. Overall, these results provide large‐scale evidence for the physico‐chemical protection hypothesis, highlighting the importance of considering mineral variables in Earth system models to better predict soil C dynamics across permafrost regions.
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土壤有机质
DOI：
10.1002/9781118337295.ch4
发表时间：
2013
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
D. Powlson;Pete Smith;M. Nobili
通讯作者：
M. Nobili
影响因子：
3.7
作者：
L. Vetter;B. Rosenheim;A. Fernandez;T. Törnqvist
通讯作者：
L. Vetter;B. Rosenheim;A. Fernandez;T. Törnqvist
影响因子：
13.6
作者：
Qin S;Kou D;Mao C;Chen Y;Chen L;Yang Y
通讯作者：
Yang Y
DOI：
--
发表时间：
1981-04
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
H. Chen;Y. Gao;Z. D. Wu
通讯作者：
H. Chen;Y. Gao;Z. D. Wu
影响因子：
9.7
作者：
A. Plante;José M. Fernández;M. Haddix;J. Steinweg;R. Conant
通讯作者：
A. Plante;José M. Fernández;M. Haddix;J. Steinweg;R. Conant