永久凍土生態系における土壌窒素の減少を10年スケールで確認(Decadal Warming Depletes Topsoil Nitrogen Stocks in Permafrost Ecosystems)

2025-09-14 中国科学院(CAS)

中国科学院植物研究所の楊元合教授らの研究チームは、チベット高原の永久凍土生態系で10年間の加温実験を実施し、持続的な温暖化が表層土壌の窒素(N)貯蔵を顕著に減少させることを明らかにした。2014~2023年の野外調査では、初期数年は変化がなかったが、8年目以降に表層50cmの土壌窒素が7.7%減少。窒素循環に関わる28項目を測定しモデル解析した結果、植物による窒素保持の増加、浸出や気体としての損失拡大が主因と判明した。さらに北半球の永久凍土域を対象としたメタ解析でも同様の傾向が確認され、土壌窒素プールの脆弱性と窒素—気候フィードバックが予想以上に早く進行する可能性が示唆された。本研究は「Nature Geoscience」に掲載され、地球温暖化が窒素循環と生態系機能に与える影響の深刻さを強調している。

永久凍土生態系における土壌窒素の減少を10年スケールで確認(Decadal Warming Depletes Topsoil Nitrogen Stocks in Permafrost Ecosystems)The effects of decadal warming on soil nitrogen stocks in a permafrost ecosystem on the Tibetan Plateau (Image by WEI Bin)

<関連情報>

チベット永久凍土生態系における温暖化に伴う土壌窒素貯蔵量の漸進的減少 Progressive decline in soil nitrogen stocks with warming in a Tibetan permafrost ecosystem

Bin Wei,Dianye Zhang,Carolina Voigt,Wei Zhou,Yuxuan Bai,Zhihu Zheng,Yuhong Xie,Chunbao Zhao,Feiqi Wang,Luyao Huang,Guibiao Yang,Dan Kou,Yunfeng Peng,Yiqi Luo,Josep Peñuelas & Yuanhe Yang
Nature Geoscience  Published:02 September 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41561-025-01786-1

Abstract

Permafrost regions contain a substantial fraction of Earth’s soil nitrogen, which is vulnerable to climate change. The response of this crucial N stock to warming could impact the permafrost–climate feedback by altering plant productivity, microbial decomposition and nitrous oxide emissions. However, the long-term trajectory of soil N stocks in response to warming remains unclear. Here we present results from a ten-year field warming experiment in a permafrost ecosystem on the Tibetan Plateau. We made repeated measurements of soil N stocks to 50 cm depth and assessed 28 N-cycling variables to explore three primary pathways affecting soil N stocks, including N inputs, microbial N transformations and N losses. Our results reveal that, despite no changes being observed during the initial years of the experiment, warmed plots experienced a decline in surface soil N stocks (an average 7.7% reduction relative to control plots) after eight years of warming. This decrease is associated with the enhanced N sequestration in perennial plant biomass, increased ecosystem N leaching and gaseous N losses from soils. Our findings underscore the vulnerability of soil N stocks in permafrost regions to ongoing warming, and suggest that the potential permafrost–climate feedback may be stronger than previously anticipated.

1702地球物理及び地球化学
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