近日，浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院程磊教授實驗室基于前期工作和相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，就深層土壤對氣候變化響應(yīng)的理論基礎(chǔ)和計算方法進行了深入探討。該成果以技術(shù)評論的形式（technical comments），于2月23日刊登在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上。
在夏天，人們通常有這樣的體驗：天氣越熱，喝水越多，出汗越多；我們看到身邊的狗狗，也會吐著舌頭，不停地呼哧呼哧喘氣……
而在我們的土地，也和人一樣，在全球變暖、氣溫升高的過程中，不斷“喘氣”——其中，占大部分的是我們熟悉的碳。
于是，就有悲觀派說，要控制碳排放啦，因為氣溫升高，微生物代謝加快，碳排放會增加，全球變暖將進一步加??；
也有樂觀派說，沒關(guān)系，微生物會幫助固定更多土壤中的碳，全球變暖沒那么可怕……
那么，氣候與土壤，一個“天”一個“地”，這兩者有什么聯(lián)系？來看浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院程磊教授實驗室的研究。
01 打破已有數(shù)據(jù)“迷信”，創(chuàng)新計算方法
早在程磊實驗室發(fā)表這篇技術(shù)評論之前，美國研究人員Hicks Pries 等已在《科學(xué)》發(fā)表封面文章（Hicks Pries et al. Science 355:1420），報道了人工增溫條件下1m深度土壤CO2產(chǎn)生（主要為微生物呼吸），并估算了所有土壤深度微生物呼吸的溫度敏感性——Q10的值。
Q10值表達的是溫度每上升10 ℃微生物呼吸上升的倍數(shù)。這一溫度敏感性值對于預(yù)測氣候的模型是非常重要的參數(shù)。
但通過仔細分析原文數(shù)據(jù)，實驗室研究人員發(fā)現(xiàn)，通過已有計算方法得出的Q10值之間有著比較大的差距，而這種誤差會覆蓋上下土層的差異，從而影響對氣候變化的預(yù)測。
于是，實驗室在研究中提出對Q10的計算方法進行改進，提出通過一個廣義線性模型來計算并分析深層土壤二氧化碳產(chǎn)生的溫度敏感性，進而解決了由于實驗觀測數(shù)據(jù)變異所導(dǎo)致的溫度敏感性計算大幅偏離理論值的困擾。
該實驗室負責(zé)人表示，這有助于更精確揭示深層土壤對氣候變化的響應(yīng)強度，對于氣候變化模型將深層土壤納入考慮以預(yù)測未來氣候變化有著重要的指導(dǎo)意義。
文章中還提出，深層土壤對氣候變化響應(yīng)的滯后效應(yīng)（thermal lag）。由于全球氣候系統(tǒng)處于動態(tài)變化之中，同時受土壤熱傳導(dǎo)率及土壤厚度等影響，導(dǎo)致底層土壤溫度變化相對于表層土壤存在滯后效應(yīng)。這一滯后效應(yīng)的提出對于未來野外土壤升溫實驗有著重要的指導(dǎo)意義。
02 90后小伙兒破解計算難題，一作身份登上Science
憑借前沿的理論探討，該實驗室的成果獲得了Science的認可。沒有駁回，幾乎沒有修改，一投即中，這讓博士生肖璟十分驚喜：“我以前從來沒一作發(fā)過SCI論文，這是第一篇。”
在這個團隊里，成員們常常有這樣一個困惑：拿著問題去問老師，老師有時并不會直接告訴學(xué)生答案，反而會給他們一些文獻，讓他們自己去尋找答案。
“老師的閱讀量非常大，我們往往能夠在他推薦的文獻中找到問題的答案，有時還會有意外的收獲?！毙きZ對老師很是“崇拜”，“老師盡量給每位博士生出國參會的機會，也讓我們很感激。”
此外，程老師還非常注重學(xué)生論文寫作能力的鍛煉?！袄蠋熞话闶亲寣W(xué)生先自己完成初稿，然后老師會修改一遍并寫上詳細的批注返回給學(xué)生，讓學(xué)生確認并自己修改一次，再由老師修改，如此反反復(fù)復(fù)直到文稿滿意為止。”
在導(dǎo)師程磊眼里，寫論文還不是博士生培養(yǎng)的最終目的?！拔覀兪且囵B(yǎng)科學(xué)家?！?/span>
程磊表示，論文寫作其實是升華的過程，學(xué)生通過站在科學(xué)前沿，將已有的零碎知識串聯(lián)，并用邏輯的形式，提出問題，解決問題，繼續(xù)學(xué)習(xí)，展現(xiàn)研究，不斷攀登科學(xué)高峰。
如今，這個由90后，甚至是95后組成的年輕團隊，一直著力于研究微生物調(diào)控的土壤生態(tài)系統(tǒng)以及碳循環(huán)過程對氣候變化的響應(yīng)機制。
在前期建立的微生物調(diào)控土壤碳循環(huán)對氣候變化響應(yīng)理論框架基礎(chǔ)上 (Cheng et al. Science 337:1084)，實驗室通過結(jié)合野外大田實驗、理論建模、大數(shù)據(jù)整合以及微生物功能基因組學(xué)，揭示了底層土壤碳循環(huán)對氣候變暖響應(yīng)的微生物學(xué)機制（Cheng et al. ISME Journal 11:1825），并進一步提出適時開展氣候變化對深層乃至整層土壤影響的實驗與理論研究的重要性，特別是在不同地點、不同生態(tài)系統(tǒng)的研究將有助于進一步在全球尺度上對土壤有機碳庫的變化進行預(yù)測。
但是，相關(guān)研究在理論和實驗技術(shù)上均具有一定挑戰(zhàn)性。
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