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 科研新闻
西南喀斯特土壤碳固定影响因素研究获新进展
时间: 2015-10-04  点击率: 24134

  土壤的固碳能力直接影响到全球碳平衡。最新研究表明,通过植被演替提升土壤固碳能力,能够有效的遏制全球气候变化。因此,了解植被演替各阶段的土壤碳固定的影响因素是十分必要的。

  上世纪50年代末以来,我国西南喀斯特地区由于巨大的人口压力和政策等原因,植被受到了严重破坏。而自上世纪90年代国家重大生态工程的实施(退耕还林还草、生态移民与石漠化治理等),极大地促进了该地区植被恢复。由于工程实施年代不同,使得该区域的植被处在不同的演替阶段。如何利用植被演替固定更多的碳,对喀斯特地区的生态恢复重建和脆弱生态区碳交易政策的制定均具有重要意义。

  针对以上科学问题,环江喀斯特站养分循环研究团队选取不同演替阶段典型生态系统为研究对象(草丛、灌木林、次生林、原生林),辨识不同演替阶段的土壤有机碳含量变化规律,解析影响不同演替阶段碳固定的主导因素。结果发现,植被演替对土壤有机碳的固定具有积极的作用,且在不同演替阶段对土壤碳固定起主导作用的影响因素不同。在植被演替的初期(草丛阶段)土壤物理性质(尤其是粉粒含量)对碳固定起着重要作用;在植被演替初期(草丛阶段)及中期(灌木林阶段),氮素相关因素(如脲酶活性、凋落物氮含量)对碳固定起主导作用;在演替中后期(次生林和原生林阶段),与碳转化密切相关的蔗糖酶对碳固定起主要作用。而作为植被演替的营养元素和重要媒介的土壤微生物在各演替阶段一直是影响碳固定的重要指标。另外,我们还发现,随着植被演替的进行,环境因素(土壤理化性质、土壤微生物状况、土壤酶活性等)之间的综合作用对碳固定的影响越来越明显,说明随着演替的进行,环境因素之间的协同作用逐渐增强。基于以上结果,我们认为喀斯特退化生态系统恢复初期和中期,生态系统碳固定主要受土壤自身性质影响(如N供应)。随着植被的正向演替,自生固氮和共生固氮过程逐渐恢复,N素迅速积累(2.476-8.095 g/kg),在生态系统演替中后期(次生林和原生林阶段),植被群落对土壤碳的转化和固定能力起到了主导作用。以上研究表明,在退化喀斯特生态恢复重建初期应关注N素的输入管理,如豆科植物的引种和自生固氮过程的培育,生态恢复过程中防止对土壤进行物理性破坏,为土壤微生物营造适宜的生境,促进土壤碳固定。

  相关研究结果已发表在Science of the Total Environment上。该研究得到国家重点基础研究发展计划、中科院百人计划项目、国家自然科学基金及中科院“西部之光”人才培养计划等项目的资助。(刘淑娟  供稿)

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