地球上儲(chǔ)存的土壤有機(jī)碳量是陸地植被有機(jī)碳的四倍,，很小比例的流失也可能加速氣候變暖,。促進(jìn)土壤固碳有助于降低大氣中的二氧化碳濃度,，是應(yīng)對(duì)氣候變化的自然解決方案之一,。清華大學(xué)地學(xué)系黃小猛教授,、博士生陶鳳以及康奈爾大學(xué)駱亦其教授組織的國際研究團(tuán)隊(duì)在生態(tài)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域開展深度學(xué)科交叉,，利用人工智能和數(shù)據(jù)同化技術(shù),，揭示了微生物碳利用效率對(duì)全球土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的決定性作用,。
研究立足于過去兩百年的土壤碳循環(huán)理論,，整合了世界最大的土壤有機(jī)碳數(shù)據(jù)庫,，并結(jié)合人工智能和數(shù)據(jù)同化技術(shù)，首次系統(tǒng)評(píng)估了各種土壤碳循環(huán)過程對(duì)全球土壤有機(jī)碳儲(chǔ)存的相對(duì)貢獻(xiàn),。研究揭示了微生物碳利用效率與土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的關(guān)系,，為通過土地管理影響微生物過程、促進(jìn)土壤固碳和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供了科學(xué)理論基礎(chǔ),。此外,，研究構(gòu)建的機(jī)理模型,、生態(tài)大數(shù)據(jù)與人工智能相融合的新范式也為其他相關(guān)領(lǐng)域研究提供了新思路。
涌現(xiàn)的微生物碳利用效率與土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量關(guān)系
研究團(tuán)隊(duì)以微生物碳利用效率為變量,，整合了微生物過程對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)存的雙重控制機(jī)制,，探討了其與全球土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的關(guān)系。結(jié)果表明,，在全球范圍內(nèi),，微生物碳利用效率與土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量正相關(guān)，微生物代謝中對(duì)有機(jī)合成較高的碳分配比例最終導(dǎo)致了土壤有機(jī)碳的積累而不是流失,。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步基于團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)的“過程驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)融合的深度學(xué)習(xí)建模（PRODA）”方法,，將站點(diǎn)尺度的數(shù)據(jù)-模型融合結(jié)果擴(kuò)展到全球尺度，獲取了包括微生物碳利用效率在內(nèi)的七類土壤碳循環(huán)過程的空間分布格局,，并定量評(píng)估了它們對(duì)全球土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量和空間分布的相對(duì)貢獻(xiàn),。微生物碳利用效率在全球呈現(xiàn)低緯度低值和高緯度高值的格局。
全球土壤有機(jī)碳及其相關(guān)過程的空間格局
近期,，相關(guān)成果以“微生物碳利用效率促進(jìn)全球土壤碳儲(chǔ)存”（Microbial carbon use efficiency promotes global soil carbon storage）為題發(fā)表在《自然》（Nature）期刊上,，陶鳳為論文第一作者，駱亦其和黃小猛為共同通訊作者,。來自中國,、美國、德國,、法國,、瑞典、瑞士,、澳大利亞,、意大利和英國的30多名合作者參與了這項(xiàng)研究。
