近日，中國農業大學草業科學與技術學院梁俊毅教授帶領團隊通過系統研究，發現土壤水勢估算對土壤有機碳分解模型模擬和預測的重要性，研究成果“Towards improved modeling of SOC decomposition: soil water potential beyond the wilting point”在Global Change Biology上發表。

土壤是陸地生態系統中最大的碳庫，在調節全球碳循環中起著至關重要的作用。土壤水勢（soil water potential）是驅動土壤中水分流向和流速的驅動因素，能夠顯著影響土壤有機碳分解。土壤水勢的估算依賴土壤水分特征曲線（soil water retention curve），當前的土壤水分特征曲線的測量范圍一般在田間持水量（water holding capacity）到植物永久萎蔫點（permanent wilting point，-1.5MPa）之間。然而，在土壤中，微生物可以在低于-10MPa的水分條件下維持一定的活性，持續分解土壤有機碳，導致土壤微生物水分限制閾值（threshold）和土壤水分特征曲線的測量范圍不匹配。測量范圍之外的土壤水勢只能通過土壤水分特征曲線外推得到，但這種外推違反統計學原理，可能導致獲得的水勢值估算出現嚴重偏差。此外，外推估算的土壤水勢如何影響土壤有機碳分解的模擬和預測尚不清楚。

該研究發現外推土壤水分特征曲線與完整曲線之間存在較大差異，并且土壤水分特征曲線外推至其測量范圍之外會顯著低估土壤水勢。研究者進一步結合土壤培養實驗和有機碳分解模型相，發現外推的土壤水勢顯著高估了土壤微生物的水分限制閾，從而低估了干旱條件下土壤有機碳的分解。因此，土壤水分特征曲線的測量范圍不應當局限于植物的永久萎蔫點（-1.5MPa）以上，而應該覆蓋土壤微生物的水分限制閾值。準確的土壤水勢估算對改善土壤有機碳分解模型模擬和預測非常必要，同時在未來氣候多變情境下，對于準確預測陸地生態系統碳循環過程具有重要意義。

UNSODA數據庫中土壤水分特征曲線干端的水勢頻率分布

利用van Genuchten模型擬合不同測量范圍的土壤水分特征曲線

外推的土壤水勢顯著低估了干旱條件下土壤有機碳的分解

中國農業大學為論文的第一單位，草業學院梁俊毅教授和碩士研究生陳康麗為該論文的共同第一作者，梁俊毅教授為該論文的通訊作者。本研究受科技部（2021YFD1300503）、國家自然科學基金（32192462）、中央高校科學基金（2020RC009）和中國農業大學“人才培育發展支持計劃”項目（1201-00109017）的資助。