作者安妮·斯塔克，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 信用:CC0公共领域 就像河流中的水分子一样，土壤中的碳原子总是在运动
为了更好地理解这一行动，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的科学家和合作者创建了一个新的概念框架和一个模拟模型，该模型跟踪单个碳原子与环境相互作用的路径——经历生物化学转化，通过土壤孔隙空间并朝着它们的最终命运——二氧化碳(CO2)前进
这项研究发表在《全球变化生物学》杂志上
土壤储存的碳比大气和生物圈的总和还要多，土壤有机碳的形成和流失之间的平衡将在未来一个世纪推动强大的碳气候反馈
预测土壤有机碳动态最常用的方法是使用基于池的模型，该模型假设土壤有机碳具有内部均质的物理和化学性质
但是新的证据表明，土壤碳周转不是主要由碳输入的化学物质控制的，而是由它如何在空间和时间上不均匀的环境中移动来控制的
新框架被称为土壤环境中有机物质相互作用的概率表示，它使用基于过程的概率方法，侧重于碳流和动态转化，“通量”而不是离散的集合
气候变化是全球碳循环紊乱的结果，土壤在调节地球气候系统中起着关键作用
土壤是一个巨大的水库，但由于农业加剧、永久冻土融化、大气变暖等原因，土壤正受到威胁
“实际上，有机碳是以一种不断变化的状态存在的，植物来源的碳的新输入被分解过程中有机碳的持续损失所抵消，”该论文的合著者、LLNL科学家詹妮弗·佩特-里奇说
“即使这些变化幅度的微小变化也会影响陆地碳汇的强度
我们需要将土壤管理转向保存我们所拥有的碳的方法，增加更多的碳，并理想地减缓导致土壤有机碳流失的过程
" PROMISE概念考虑了有机碳循环速率是如何受随机过程控制的，这些随机过程影响微生物分解物和有机物之间的接近程度，重点是它们在土壤基质中的物理位置
研究小组展示了这个新模型的应用是如何追踪单个碳原子的命运的，因为它们与环境相互作用，经历生物化学转化，并在土壤孔隙空间中移动
“我们认为碳一直在运动，就像河流中的水分子一样
皮特-里奇说:“有时它们会被卡住(就像在河流边缘的漩涡中)，但最终它们会移动并走向它们最终的归宿——矿化成二氧化碳。”
“在我们的模拟模型中，我们可以追踪单个碳原子与环境相互作用时的命运，就像一个粒子顺流而下，被卡住，然后释放回主流中，形成一个动态连续体
" 在一个不断变化的世界中，承诺框架重塑了围绕足球管理相关问题的对话
该团队表示，他们希望该框架能够促进跨学科的新分析工具和模型结构的开发——包括土壤生态学家、生物地球化学学家、生态系统建模学家和数学生物学家——这将阐明植物、土壤和大气池之间碳流动的物理控制
“生态系统发挥作用是因为能量转移不是静止不动的，”皮特-里奇说
“通过努力应对土壤碳的动态性质，我们可以在不断变化的世界中更有效地管理这一重要资源
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