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(guò)植被演替提升土壤固碳能力，能夠有效的遏制全球氣候變化。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(jì)50年代末以來(lái)，我國(guó)西南喀斯特地區(qū)由于巨大的人口壓力和政策等原因，植被受到了嚴(yán)重破壞。而自上世紀(jì)90年代國(guó)家重大生態(tài)工程的實(shí)施（退耕還林還草、生態(tài)移民與石漠化治理等），極大地促進(jìn)了該地區(qū)植被恢復(fù)。由于工程實(shí)施年代不同，使得該區(qū)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(duì)喀斯特地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)重建和脆弱生態(tài)區(qū)碳交易政策的制定均具有重要意義。
針對(duì)以上科學(xué)問(wèn)題，環(huán)江喀斯特站養(yǎng)分循環(huán)研究團(tuán)隊(duì)選取不同演替階段典型生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象（草叢、灌木林、次生林、原生林），辨識(shí)不同演替階段的土壤有機(jī)碳含量變化規(guī)律，解析影響不同演替階段碳固定的主導(dǎo)因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植被演替對(duì)土壤有機(jī)碳的固定具有積極的作用，且在不同演替階段對(duì)土壤碳固定起主導(dǎo)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(zhì)（尤其是粉粒含量）對(duì)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(guān)因素（如脲酶活性、凋落物氮含量）對(duì)碳固定起主導(dǎo)作用；在演替中后期（次生林和原生林階段），與碳轉(zhuǎn)化密切相關(guān)的蔗糖酶對(duì)碳固定起主要作用。而作為植被演替的營(yíng)養(yǎng)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(biāo)。另外，我們還發(fā)現(xiàn)，隨著植被演替的進(jìn)行，環(huán)境因素（土壤理化性質(zhì)、土壤微生物狀況、土壤酶活性等）之間的綜合作用對(duì)碳固定的影響越來(lái)越明顯，說(shuō)明隨著演替的進(jìn)行，環(huán)境因素之間的協(xié)同作用逐漸增強(qiáng)。基于以上結(jié)果，我們認(rèn)為喀斯特退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)初期和中期，生態(tài)系統(tǒng)碳固定主要受土壤自身性質(zhì)影響（如N供應(yīng)）。隨著植被的正向演替，自生固氮和共生固氮過(guò)程逐漸恢復(fù)，N素迅速積累（2.476-8.095 g/kg），在生態(tài)系統(tǒng)演替中后期（次生林和原生林階段），植被群落對(duì)土壤碳的轉(zhuǎn)化和固定能力起到了主導(dǎo)作用。以上研究表明，在退化喀斯特生態(tài)恢復(fù)重建初期應(yīng)關(guān)注N素的輸入管理，如豆科植物的引種和自生固氮過(guò)程的培育，生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中防止對(duì)土壤進(jìn)行物理性破壞，為土壤微生物營(yíng)造適宜的生境，促進(jìn)土壤碳固定。
相關(guān)研究結(jié)果已發(fā)表在Science of the Total Environment上。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃、中科院項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金及中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。