科普时报记者 项铮

近年来，很多科学家在研究减少碳排放，而土壤提供了一个新的思路——把空气里的碳封存进土壤里，这恰是日前获得“第十九届青年女科学家奖”的冯晓娟的研究方向，她聚焦于“分子生物地球化学”，利用化学提取方法提取土壤中具有独特来源和结构的目标化合物（即生物标志物），分析其来源、浓度及对环境变化的响应等，力求找到把碳封存进土壤的办法。

冯晓娟向记者解释，土壤有机碳是陆地生态系统里最大的活性炭库，植物通过光合作用将空气中的二氧化碳吸收转化成有机化合物，碳进入植物体内，又通过植物的根系或者凋落物进入土壤。在土壤微生物的作用下，碳转化成腐殖质即土壤里的有机成分，空气中的碳就这样变成固体形态存在于土壤里。“如果增加土壤里有机碳的含量或者积累速率，那么我们就可以把大气的二氧化碳移存到土壤里面，暂时把它保存起来。”

冯晓娟认为，这项工作有很大的难度。土壤碳的组成、性质都非常复杂。植树造林增加了植物光合作用，但是不一定能有效地把碳存储在土壤里。这是因为植物光合作用的产物可能还会让土壤微生物降解更活跃，不但不能增加土壤碳，可能还会减少土壤碳。“土壤碳封存的机理、过程过于复杂，不是努力增加植被就可以，有的时候可能适得其反。”

冯晓娟在分子水平解析了复杂的有机质，比较了哪一些组分相对稳定，哪些组分分解速度比较快，哪些组分用什么手段可增加它的稳定性或者是封存速率。了解这些机理后，土壤就不再是一个“黑箱”，可以根据土壤特点，探究用什么手段把碳存在土壤里。不同区域的土壤、不同植被下的土壤，以及土壤的不同组分，对全球变化或者人为管理的响应都可能不同。“土壤是一个非常复杂的天然有机质的混合储库，我们首先想搞清楚土壤碳库的组成成分和特性，然后知道用哪些手段可以增加哪些组分，这非常有挑战性。”冯晓娟说。

冯晓娟读博士期间，通过研究推翻了“木质素很稳定”的传统观点，证明在土壤增温的实验中，木质素可以发生加速降解，其并不如想象中那么稳定。冯晓娟告诉记者，以前的研究是基于凋落物的，但是当有机质进入富含矿物的矿质土壤以后，它会出现更复杂的环境行为。比如，和矿物产生交互作用，发生矿物保护等等。这时候木质素反而就不是最稳定、周转时间最长的组分。

冯晓娟掌握了一套新颖的方法体系，促成了她的一系列发现。她后来加入中国科学院植物研究所，她的实验室还关注土壤中的氨基糖等微生物来源的组分，也屡有创新性发现，进一步证明在不同的区域、不同的生态系统中，主导土壤碳封存的“主力军”存在差异。