地球上储存的土壤有机碳量是陆地植被有机碳的四倍，很小比例的流失也可能加速气候变暖。促进土壤固碳有助于降低大气中的二氧化碳浓度，是应对气候变化的自然解决方案之一。williamhill官网地学系黄小猛教授、博士生陶凤以及康奈尔大学骆亦其教授组织的国际研究团队在生态学和计算机科学领域开展深度学科交叉，利用人工智能和数据同化技术，揭示了微生物碳利用效率对全球土壤有机碳储量的决定性作用。
研究立足于过去两百年的土壤碳循环理论，整合了世界最大的土壤有机碳数据库，并结合人工智能和数据同化技术，首次系统评估了各种土壤碳循环过程对全球土壤有机碳储存的相对贡献。研究揭示了微生物碳利用效率与土壤有机碳储量的关系，为通过土地管理影响微生物过程、促进土壤固碳和实现碳中和目标提供了科学理论基础。此外，研究构建的机理模型、生态大数据与人工智能相融合的新范式也为其他相关领域研究提供了新思路。
涌现的微生物碳利用效率与土壤有机碳储量关系
研究团队以微生物碳利用效率为变量，整合了微生物过程对土壤有机碳储存的双重控制机制，探讨了其与全球土壤有机碳储量的关系。结果表明，在全球范围内，微生物碳利用效率与土壤有机碳储量正相关，微生物代谢中对有机合成较高的碳分配比例最终导致了土壤有机碳的积累而不是流失。
研究团队进一步基于团队自主开发的“过程驱动和数据驱动融合的深度学习建模（PRODA）”方法，将站点尺度的数据-模型融合结果扩展到全球尺度，获取了包括微生物碳利用效率在内的七类土壤碳循环过程的空间分布格局，并定量评估了它们对全球土壤有机碳储量和空间分布的相对贡献。微生物碳利用效率在全球呈现低纬度低值和高纬度高值的格局。
全球土壤有机碳及其相关过程的空间格局
近期，相关成果以“微生物碳利用效率促进全球土壤碳储存”（Microbial carbon use efficiency promotes global soil carbon storage）为题发表在《自然》（Nature）期刊上，陶凤为论文第一作者，骆亦其和黄小猛为共同通讯作者。来自中国、美国、德国、法国、瑞典、瑞士、澳大利亚、意大利和英国的30多名合作者参与了这项研究。
