中國科學(xué)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和張偉研究員團隊在喀斯特植被恢復(fù)背景下土壤有機質(zhì)積累的微生物調(diào)控機制研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果于12月23日發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry上。
土壤有機碳形成影響碳匯、生態(tài)系統(tǒng)多功能性以及陸表系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)和反饋。在高強度耕作擾動向大規(guī)模植被恢復(fù)轉(zhuǎn)變背景下，喀斯特區(qū)損耗的土壤有機質(zhì)庫逐漸恢復(fù)，可利用資源的變化也影響地下微生物群落。然而，植被恢復(fù)如何影響微生物群落結(jié)構(gòu)和功能以及這種變化是否會進(jìn)一步影響土壤有機質(zhì)積累，目前尚不清楚，這制約了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力評估以及高效固碳增匯人工干預(yù)技術(shù)研發(fā)。
在王克林、張偉研究員的指導(dǎo)下，團隊以黔桂喀斯特南北樣帶為研究區(qū)，以生態(tài)工程實施15年后的人工林和自然恢復(fù)林為研究對象，以對應(yīng)區(qū)域長期受耕作干擾的耕地和約60年未受干擾的次生林為參照，分析與土壤有機質(zhì)積累密切相關(guān)的6個關(guān)鍵指標(biāo)及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征?；趩螀?shù)法、平均值法、單閾值-多閾值法三種相互獨立但互補的方法全面評估了植被恢復(fù)前后土壤有機質(zhì)積累特征，進(jìn)一步從群落水平和門水平量化微生物生活史策略，結(jié)合隨機森林和結(jié)構(gòu)方程模型構(gòu)建土壤有機質(zhì)積累與微生物之間的聯(lián)系。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，人工林和自然恢復(fù)林土壤有機質(zhì)自然增長量顯著高于耕地（分別增加47%和60%），但仍低于次生林。同時，植被恢復(fù)降低了土壤有機質(zhì)及相關(guān)指標(biāo)對區(qū)域溫度變化的敏感性；植被恢復(fù)后，富鈣土壤提高了碳庫穩(wěn)定性，降低了細(xì)菌多樣性，促進(jìn)細(xì)菌群落由r-策略轉(zhuǎn)向K-策略；而K-策略主導(dǎo)的細(xì)菌群落促進(jìn)了土壤有機質(zhì)積累，在維持土壤固碳功能高水平運作時其協(xié)同關(guān)系尤為緊密。
研究進(jìn)一步表明，以K-策略為主導(dǎo)的細(xì)菌群落碳氮利用效率高，有利于土壤有機質(zhì)積累，而有機質(zhì)在富鈣土壤中的積累和穩(wěn)定又促進(jìn)K-策略微生物的生存和競爭。鈣-微生物-有機質(zhì)三者之間的協(xié)同關(guān)系為研發(fā)功能微生物和碳酸鈣耦合調(diào)控喀斯特土壤固碳增匯技術(shù)提供了理論依據(jù)。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金重點基金、區(qū)域聯(lián)合重點基金等項目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108925