• 作者简介

第一作者：韩东亮 博士

兰州大学 西部生态安全省部共建协同创新中心

研究方向：生态气象

通讯作者：黄建平 院士

兰州大学 西部生态安全省部共建协同创新中心

研究方向：大气科学

• 研究背景

2026年8月27日，兰州大学西部生态安全省部共建协同创新中心黄建平院士团队，以氧足迹‑人为增温‑旱地碳循环为研究主线，论证了氧足迹可作为评估人为变暖对旱地碳循环影响的重要诊断指标，构建包含(1) 增加的氧足迹、(2) 增温对旱地碳循环的影响、(3) 氧足迹与碳循环响应之间的直接或间接联系的评估框架。该团队相关研究成果已发表于Climate 期刊。本研究可为旱地生态系统碳循环可持续性应对气候变化的实施方案提供科学依据，服务生态文明建设和“双碳”等国家重大战略需求。

氧足迹构建及其与旱地碳循环的联系

• 研究过程与结果

旱地降水仅为潜在蒸散的65%以下，受人类扰动强烈；旱地土壤储存全球约52%土壤碳库，在区域粮食安全与人类福祉中意义重大。旱地碳循环存在四大关键界面：大气-植被、植被-土壤、土壤-微生物、微生物-大气，人为增温会分别对植被活体、土壤团聚体结构、微生物群落产生破坏，改变碳分解与固存过程。

氧足迹 (定义为氧气消耗量与生产量的比率) 可作为人为增温与旱地碳循环失衡的诊断指标。大气氧气消耗会与CO₂温室效应产生协同强迫，放大人为变暖效应；氧气分压的辐射强迫甚至高于CO₂，可能提高增温强度。若氧气持续衰减，旱地原有碳循环路径或将发生不可逆破坏。目前氧气衰减的气候效应仍缺少充分实测验证，但氧足迹能够区分人为压力与生态系统失衡信号。受旱地生境脆弱性影响，该级联效应风险突出，但反馈强度及时空异质性尚不明确，有待实证数据校验。

人为气候变暖通过四个界面影响旱地碳循环：大气-植被界面 (a) 植被-土壤界面 (b) 土壤-微生物界面 (c) 以及微生物-大气界面 (d)。

• 研究总结

水是旱地碳循环的首要限制因子。干旱强度、降水、土壤湿度与蒸发作用的变化会调控植物与微生物代谢过程，进而影响生态系统的光合作用与氧气生成。叠加人为耗氧作用，区域氧收支的改变有可能引发温度波动，并进一步影响关键界面的稳定性，继而参与调控旱地碳循环的动态过程。本研究遵循氧足迹-人为增温-旱地碳循环这一研究框架，探讨多环境因子交互作用下旱地碳循环的响应机制。后续研究应着力弥补现有研究短板，厘清各类碳循环过程的内在机理，尤其要关注极端高温环境下的相关过程，推动理论研究成果向实际管理策略转化。上述工作不仅有助于深化我们对全球变化背景下旱地碳循环动态的认知，还可为维持旱地生态系统稳定性、保障区域粮食安全以及增进人类福祉提供重要科学支撑。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2225-1154/14/9/176

• 期刊介绍

主编：Timothy G. F. Kittel, University of Colorado Boulder, USA

期刊涵盖气候变化检测、地球系统建模、生态系统影响，气候相关的政策与治理等内容。期刊旨在为与气候相关的各个学科的创新研究提供一个开放获取平台。目前期刊已被Scopus、ESCI (Web of Science)、GeoRef、AGRIS等数据库收录。

2025 Impact Factor：4.0

2025 CiteScore：6.5

Time to First Decision：20.5 Days

Acceptance to Publication：3.7 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/climate

支持单位：