亞熱帶生態所揭示西南喀斯特土壤碳固定的影響因素

　　土壤的固碳能力直接影響到全球碳平衡。最新研究表明，通過植被演替提升土壤固碳能力，能夠有效地遏制全球氣候變化。因此，了解植被演替各階段的土壤碳固定的影響因素是十分必要的。

　　上世紀50年代末以來，我國西南喀斯特地區由于巨大的人口壓力和政策等原因，植被受到了嚴重破壞。而自上世紀90年代國家重大生態工程的實施（退耕還林還草、生態移民與石漠化治理等），極大地促進了該地區植被恢復。由于工程實施年代不同，使得該區域的植被處在不同的演替階段。如何利用植被演替固定更多的碳，對喀斯特地區的生態恢復重建和脆弱生態區碳交易政策的制定均具有重要意義。

　　針對以上科學問題，中國科學院亞熱帶農業生態研究所環江喀斯特站養分循環研究團隊選取不同演替階段典型生態系統為研究對象（草叢、灌木林、次生林、原生林），辨識不同演替階段的土壤有機碳含量變化規律，解析影響不同演替階段碳固定的主導因素。結果發現，植被演替對土壤有機碳的固定具有積極的作用，且在不同演替階段對土壤碳固定起主導作用的影響因素不同。在植被演替的初期（草叢階段）土壤物理性質（尤其是粉粒含量）對碳固定起著重要作用；在植被演替初期（草叢階段）及中期（灌木林階段），氮素相關因素（如脲酶活性、凋落物氮含量）對碳固定起主導作用；在演替中后期（次生林和原生林階段），與碳轉化密切相關的蔗糖酶對碳固定起主要作用。而作為植被演替的營養元素和重要媒介的土壤微生物在各演替階段一直是影響碳固定的重要指標。另外，研究人員還發現，隨著植被演替的進行，環境因素（土壤理化性質、土壤微生物狀況、土壤酶活性等）之間的綜合作用對碳固定的影響越來越明顯，說明隨著演替的進行，環境因素之間的協同作用逐漸增強。基于以上結果，他們認為喀斯特退化生態系統恢復初期和中期，生態系統碳固定主要受土壤自身性質影響（如N供應）。隨著植被的正向演替，自生固氮和共生固氮過程逐漸恢復，N素迅速積累（2.476-8.095 g/kg），在生態系統演替中后期（次生林和原生林階段），植被群落對土壤碳的轉化和固定能力起到了主導作用。以上研究表明，在退化喀斯特生態恢復重建初期應關注N素的輸入管理，如豆科植物的引種和自生固氮過程的培育，生態恢復過程中防止對土壤進行物理性破壞，為土壤微生物營造適宜的生境，促進土壤碳固定。

　　相關研究結果已發表在Science of the Total Environment上。該研究得到國家重點基礎研究發展計劃、中科院百人計劃項目、國家自然科學基金及中科院“西部之光”人才培養計劃等項目的資助。