植被恢復是提升喀斯特脆弱生態(tài)系統(tǒng)土壤有機碳（SOC）固持的重要措施。由于SOC不同組分在形成途徑和周轉(zhuǎn)速率等方面存在差異，其對不同植被恢復策略和區(qū)域水熱條件的響應可能也并不一致。研究SOC組分對區(qū)域不同水熱條件下植被恢復策略的響應，有助于評估西南喀斯特生態(tài)恢復成效及預測未來氣候變化背景下土壤固碳能力。
基于此，中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站王克林研究員團隊以黔桂喀斯特典型水熱梯度樣帶為研究對象，以生態(tài)工程實施15年后人工恢復（耕地退耕造林）和自然恢復（耕地退耕植被自然再生）生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，并以耕地和成熟林為參照（圖1），分析了土壤有機碳（SOC）、顆粒態(tài)有機碳（POC）和礦質(zhì)結(jié)合態(tài)有機碳（MOC）變化特征及影響因子。
研究結(jié)果表明：（1）SOC及其組分對區(qū)域溫度變化的敏感性大于降水，自然恢復和人工造林SOC和POC相對累積速率均隨年均溫（MAT）增加而增加（圖2）。（2）MAT增加改變微生物群落結(jié)構(gòu)，促進活性有機碳組分分解，導致耕地POC隨MAT增加而下降；植被恢復后，土壤微生物和Ca的增加促進POC累積（這可能主要是由于喀斯特土壤CaCO3溶解-再沉積過程使CaCO3結(jié)晶填充在團聚體的孔隙中或表面，從而促進大團聚體形成），且能有效補償MAT增加引起的POC分解（圖3）。研究結(jié)果凸顯在氣候變化背景下，植被恢復在西南喀斯特區(qū)域較大的土壤固碳潛力，并且強調(diào)深入揭示喀斯特土壤固碳機制的必要性。
在王克林和張偉研究員指導下，該研究結(jié)果以Soil carbon accumulation with increasing temperature under both managed and natural vegetation restoration in calcareous soils為題發(fā)表在Science of the Total Environment。該研究得到國家自然科學基金重點項目、面上項目、青年基金、博士后面上等項目資助。
圖1 黔桂喀斯特水熱梯度樣帶樣點分布圖
圖2 人工造林和自然恢復模式SOC和POC相對累積速率與年均溫（MAT）回歸分析
圖3 結(jié)構(gòu)方程模型