NatureClimateChange气候无法预测区域尺度上的枯木分解速率

　　有机质的分解强烈影响生态系统的碳储存。在地球系统模型中，气候被认为是全球和区域尺度上有机物分解速率的主要控制因素。
　　尽管科学研究已经揭示了气候与温度在决定区域及全球范围的分解速率的极端重要性，但这些研究结果通常是基于大区域范围内分解的平均响应情况而得出的。
　　在全球变化科学的其他领域，人们越来越认识到：基于平均响应的预测很可能是无关紧要和有误导性的，会掩盖局地尺度的一些信息，如土壤真菌与动物的丰度等，而它们在土壤碳释放的控制调节方面可能是非常重要的。
　　大规模分解试验往往关注于叶凋落物的分解，这就使枯木分解成为碳循环模型的关键不确定性。而全球枯死树木的碳库约为73±6 Pg C，其周转率和命运会影响全球变化下的森林碳平衡。枯木也储存着植物养分，是氮积累的热点，使其分解动态成为森林生产力的决定因素。
　　为检验了气候对温带枯木分解速率的控制是否对空间尺度敏感，研究人员对分布在美国东部温带森林5个不同区域放置了160块松树木块，对这些木块的降解情况进行了长达13个月的监测。
　　研究人员挑选了相似的森林类型，但在5个不同的微站点区域将木块放置在不同的地形中，以此来评估区域效果及区域因素对分解的影响，并捕捉森林环境的变化情况。在13个月后，研究人员对木块中碳的残留进行了测定。
　　研究表明，只有当局地尺度（local scale）的数据汇总为（aggregated into）平均值时，才支持气候是分解的主要控制的普遍假设。
　　而非汇总（Disaggregated）数据反而表明，局地尺度的因子（包括菌群水平及木材所在的具体自然位置等）才是主要影响因素，能够解释73％的木材分解变异，而气候因子只能解释28％。
　　因此，局地尺度因素在枯木分解速率及之后的区域碳循环影响等方面所起的作用远远大于气候。此外，从局地尺度分析评估的死木分解的温度敏感性，要比平均分析高1.3倍。
　　▲图1 | 区域与全球梯度之间分解与气候之间关系的竞争概念模式。  a，气候是主要控制因子的经典概念模型。b，局地尺度因子是分解者活动的主要控制因子概念模式。分解表示为植物凋落物的质量损失，气候为年均温。然而，分解率和气候变量用各种表达式表示，包括速率常数（k）和整合月平均温度和降水数据的函数。这些变量的表示会影响关系的形式（例如，线性与曲线），但关系总是正相关的，如图所述。a中所示的经典分解范式假定气候解释（和控制）区域到全球范围内分解速率的变化，因为气候是分解生物活动的主要控制。相比之下，b中显示的是预测生态对全球变化的响应的一个新思路。b表明，对生物活动的局地控制产生的局地变异，要等于或大于气候因素的控制，从而强调了在不断变化的环境条件下预测分解速率，有必要理解局地环境的依赖性。
　　▲图2 | 当每个局地站点（共5个）的数据坍缩成一个平均值时，树木分解、气候和真菌之间的关系。
　　▲图3 | 在美国东部温带森林的区域梯度上，温度越高、真菌定殖和白蚁生物量越高，木块的分解就越大。  a-c：分解速率和显著变量之间的关系；d：不同解释变量的相对贡献度（即标准系数，真菌最高、白蚁最低）。
　　气候是控制有机物质分解的主导因素的这一观点由来已久。几十年前研究人员就强调了 平均相关性（mean correlations） 的基本问题，但平均气候—分解作用关系依然用于模型模拟和预测，并为环境变化下的管理和适应提供信息。
　　而本研究的结果表明，为了准确预测分解活动将如何应对气候变化，模型必须考虑到局地尺度因素，因为其控制这区域尺度的动态。局地尺度的控制而不是气候最强烈地影响了微生物活动，从而影响了枯木的分解，突出了局地因素作为区域尺度上对分解木材的碳动态的主要控制的重要性。
　　研究结论强调了利用地理区域的综合数据来预测气候变化时存在的主要限制性，同时，更好地界定并测算这些高敏感的区域生态因子可明显改善气候变化预测的效果。