植被恢復對土壤碳固持影響研究取得進展

近日，中國科學院亞熱帶農業生態研究所環江喀斯特生態系統觀測研究站研究員王克林團隊在西南喀斯特地區植被恢復對土壤碳固持研究方面取得新進展。

土地利用變化是全球氣候變化的主要來源和組成部分。不合理的土地利用方式會減少土壤碳固持，加速溫室氣體排放。植被恢復是提高土壤碳固持的重要途徑，但當前不同植被恢復方式和環境因子對土壤碳固持影響的綜合研究較為缺乏。

西南喀斯特地區是我國最大面積的連片貧困區域，是非地帶性的生態脆弱帶，石漠化綜合治理直接關係該區社會經濟可持續發展以及長江、珠江上游生態安全屏障建設。圍繞喀斯特地區石漠化治理與生態恢復，國家先後在喀斯特地區實施了天然林保護、退耕還林還草等一系列生態恢復工程。人工植被恢復和自然封育，是喀斯特石漠生態系統修復的兩種主要方式，但目前兩種方式下長期土壤碳固持潛力尚缺乏有效評價。另一方面，喀斯特區地質背景獨特，土層淺薄且不連續、異質性強，從而形成了喀斯特生態系統與生境類型的多樣性，關於生境異質性對植被恢復下的土壤碳固持效應的影響也缺乏明確認識。

針對這一科學問題，在王克林和張偉指導下，研究組以耕地為對照，通過分析人工恢復方式（人工牧草、人工經濟林）和自然恢復方式（撂荒草地、灌木林、次生林）下土壤有機碳變化特徵並記錄相應的環境因子信息，解析了不同恢復模式（人工恢復和自然恢復）土壤有機碳積累變化規律，並揭示了其相應的環境驅動因子。研究發現，自然恢復模式土壤有機碳含量顯著高於人工恢復模式和耕地，而短期內（9年）人工恢復模式和耕地之間有機碳含量無顯著差異。不考慮基岩出露對土壤有機碳儲量影響，各植被類型之間有機碳儲量無顯著差異，剔除基岩出露影響後，自然恢復植被下有機碳儲量顯著高於人工恢復植被和耕地。方差分解表明，人工恢復方式下土壤有機碳含量和儲量僅部分變異受環境因子（如基岩出露率、土壤容重、海拔）影響；而在自然恢復方式下，環境因子能有效解釋有機碳含量和儲量的大部分變異，且隨著植被正向演替解釋量逐漸增加，但有機碳含量和儲量的環境驅動因子並不相同，前者受多個環境因子共同驅動（如土壤容重、基岩出露率、土層深度、pH等），後者則主要受基岩出露率驅動。基於對不同恢復模式下有機碳含量和儲量變化分析及其環境驅動因子評估結果表明，相比人工恢復模式，短期內自然恢復更有利於土壤碳固持，且上述環境因子可作為評估自然恢復模式下土壤碳庫變化的重要指標。

相關研究成果發表在Land degradation & Development上。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等的資助。

圖1.不同恢復模式下土壤有機碳儲量

圖2.方差分解

來源：中國科學院亞熱帶農業生態研究所

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