土壤是陆生植物的天然载体，其存储了大气中近三倍的碳。农田土壤固碳（soil carbon sequestration）对实现“双碳”目标和保障粮食安全都具有重要意义。一般认为，提高碳输入（carbon input）可有效促进土壤固碳。然而，越来越多的证据表明碳输入本身也改变原始土壤有机碳（soil organic carbon, SOC）的一系列周转过程，因此，土壤固碳速率可能不会对碳输入的增加做出线性响应。深入理解碳输入对这些过程的影响，对准确评估农田土壤可持续固碳的效率至关重要。
最近，中国科学院大气物理研究所王国成副研究员、于永强副研究员、韩鹏飞副研究员和浙江大学罗忠奎研究员及其团队成员，使用数据-模型融合的方法，定量研究了碳输入对农田SOC一系列周转过程和土壤固碳效率的影响。结果显示，全球22个长期（12-142年）定位观测实验站点上（图1），SOC矿化速率（decomposition rate）、不同碳库间转化效率（transfer coefficient of carbon flow）以及SOC的物理保护机制（physical accessibility）等对碳输入的响应存在很大的区域差异（图2），这些差异总体而言由初始土壤碳、碳输入量和土壤容重等环境要素所决定。模型模拟实验表明，碳输入通过改变上述SOC关键周转过程，进一步改变土壤的长期固碳效率。研究指出，在制定相关土壤固碳目标（比如“联合国千分之四全球土壤碳增计划”等）时，必须仔细考虑碳输入对这些过程的影响，否则可能会导致模型预测的土壤固碳效率与实际情况存在很大偏差。
该研究受到国家自然科学基金委员会资助，项目编号为41775156；研究成果近期发表在国际学术期刊GEODERMA上，文章链接为https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016706121005784
图1 用于支撑本研究的长期定位实验站点的分布
图2 实测数据优化的模型关键参数对额外碳输入量的响应系数（relative response）
