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和張偉研究員團隊在喀斯特植被恢復背景下土壤有機質(zhì)積累的微生物調(diào)控機制研究方面取得新進展，相關成果于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)對氣候變化的響應和反饋。在高強度耕作擾動向大規(guī)模植被恢復轉(zhuǎn)變背景下，喀斯特區(qū)損耗的土壤有機質(zhì)庫逐漸恢復，可利用資源的變化也影響地下微生物群落。然而，植被恢復如何影響微生物群落結構和功能以及這種變化是否會進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技術研發(fā)。
在王克林、張偉研究員的指導下，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林為研究對象，以對應區(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)積累密切相關的6個關鍵指標及土壤微生物群落結構特征?；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前后土壤有機質(zhì)積累特征，進一步從群落水平和門水平量化微生物生活史策略，結合隨機森林和結構方程模型構建土壤有機質(zhì)積累與微生物之間的聯(lián)系。
結果發(fā)現(xiàn)，人工林和自然恢復林土壤有機質(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，植被恢復降低了土壤有機質(zhì)及相關指標對區(qū)域溫度變化的敏感性；植被恢復后，富鈣土壤提高了碳庫穩(wěn)定性，降低了細菌多樣性，促進細菌群落由r-策略轉(zhuǎn)向K-策略；而K-策略主導的細菌群落促進了土壤有機質(zhì)積累，在維持土壤固碳功能高水平運作時其協(xié)同關系尤為緊密。
研究進一步表明，以K-策略為主導的細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提供了理論依據(jù)。
該研究得到了國家自然科學基金重點基金、區(qū)域聯(lián)合重點基金等項目的資助。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108925