近日，中国科学院沈阳应用生态研究所（以下简称“沈阳生态所”）研究团队在陆地生态系统光降解研究领域取得了一系列重要进展。相关成果分别发表在《生态过程》《林业研究》和《应用生态学报》上，揭示了光降解在凋落物分解及碳循环中的关键作用，为全球气候变化背景下的陆地生态系统碳循环研究提供了新的理论依据。

近年来，全球气候变化加剧，陆地生态系统碳循环及其对气候变暖的反馈机制成为全球变化研究的核心课题。凋落物分解是碳平衡和物质循环的关键环节，而光降解作为其重要驱动因素之一，对陆地生态系统碳循环产生重要影响。在温带森林生态系统中，人为及自然干扰造成的冠层结构变化（林窗）和树种秋季落叶期差异（物候多样性）会显著改变林下凋落物层接受的光强和光谱组成，进而影响凋落物的分解过程。

基于此，沈阳生态所森林生态系统管理团队以温带森林中的蒙古栎和白桦凋落叶为研究对象，选择了“秋季落叶开始（积雪前一个月）”和“积雪开始”两个时间点，分别对林下和林窗处的凋落物进行处理。研究结果表明，积雪前一个月的太阳辐射暴晒产生的光降解作用，对次年凋落物碳周转具有正向的遗留效应，特别是在林窗处，碳释放增加16%~19%。

为进一步揭示光降解的作用机制，研究团队采用傅立叶变换红外光谱（FTIR）技术，分析了光降解对凋落物碳分子结构的影响。研究发现，太阳辐射，尤其是蓝光波段，能够显著改变凋落物碳分子结构，直接降解大分子木质素中的芳香族碳，将其转化为可溶性有机碳，增加多糖的可用性，促进淋洗和微生物分解过程。

该研究预测，随着气候变化和人为干扰的加剧，森林冠层的破坏或林窗的增多将使更多的太阳辐射到达地表凋落物层，其光降解作用会产生更多易降解光产物并输入至地下，造成土壤碳库的稳定性降低，减弱森林生态系统碳汇功能。

研究团队还综述了光降解的作用机理，发现光降解对凋落物分解的影响程度与太阳辐射特征、凋落物性状、温度、水分、微生物和植被覆盖等因素密切相关，多因素之间的相互作用使得光降解作用更加复杂。

研究团队强调，需要深入探究光降解作用途径及其内在机制，量化光降解与环境因子交互效应，并对传统碳周转模型进行优化。

该系列研究由沈阳生态所李星志、常璐、张娟娟博士分别为第一作者，研究员王庆伟为通讯作者。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1186/s13717-024-00528-2

https://doi.org/10.1007/s11676-024-01811-w