近日，中國科學(xué)院科學(xué)家團隊——亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站研究員王克林團隊在西南喀斯特地區(qū)植被恢復(fù)對土壤碳固持研究方面取得新進展。
土地利用變化是全球氣候變化的主要來源和組成部分。不合理的土地利用方式會減少土壤碳固持，加速溫室氣體排放。植被恢復(fù)是提高土壤碳固持的重要途徑，但當(dāng)前不同植被恢復(fù)方式和環(huán)境因子對土壤碳固持影響的綜合研究較為缺乏。
西南喀斯特地區(qū)是我國最大面積的連片貧困區(qū)域，是非地帶性的生態(tài)脆弱帶，石漠化綜合治理直接關(guān)系該區(qū)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展以及長江、珠江上游生態(tài)安全屏障建設(shè)。圍繞喀斯特地區(qū)石漠化治理與生態(tài)恢復(fù)，國家先后在喀斯特地區(qū)實施了天然林保護、退耕還林還草等一系列生態(tài)恢復(fù)工程。人工植被恢復(fù)和自然封育，是喀斯特石漠生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的兩種主要方式，但目前兩種方式下長期土壤碳固持潛力尚缺乏有效評價。另一方面，喀斯特區(qū)地質(zhì)背景獨特，土層淺薄且不連續(xù)、異質(zhì)性強，從而形成了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)與生境類型的多樣性，關(guān)于生境異質(zhì)性對植被恢復(fù)下的土壤碳固持效應(yīng)的影響也缺乏明確認(rèn)識。
針對這一科學(xué)問題，在王克林和張偉指導(dǎo)下，研究組以耕地為對照，通過分析人工恢復(fù)方式(人工牧草、人工經(jīng)濟林)和自然恢復(fù)方式(撂荒草地、灌木林、次生林)下土壤有機碳變化特征并記錄相應(yīng)的環(huán)境因子信息，解析了不同恢復(fù)模式(人工恢復(fù)和自然恢復(fù))土壤有機碳積累變化規(guī)律，并揭示了其相應(yīng)的環(huán)境驅(qū)動因子。研究發(fā)現(xiàn)，自然恢復(fù)模式土壤有機碳含量顯著高于人工恢復(fù)模式和耕地，而短期內(nèi)(9年)人工恢復(fù)模式和耕地之間有機碳含量無顯著差異。不考慮基巖出露對土壤有機碳儲量影響，各植被類型之間有機碳儲量無顯著差異，剔除基巖出露影響后，自然恢復(fù)植被下有機碳儲量顯著高于人工恢復(fù)植被和耕地。方差分解表明，人工恢復(fù)方式下土壤有機碳含量和儲量僅部分變異受環(huán)境因子(如基巖出露率、土壤容重、海拔)影響;而在自然恢復(fù)方式下，環(huán)境因子能有效解釋有機碳含量和儲量的大部分變異，且隨著植被正向演替解釋量逐漸增加，但有機碳含量和儲量的環(huán)境驅(qū)動因子并不相同，前者受多個環(huán)境因子共同驅(qū)動(如土壤容重、基巖出露率、土層深度、pH等)，后者則主要受基巖出露率驅(qū)動?；趯Σ煌謴?fù)模式下有機碳含量和儲量變化分析及其環(huán)境驅(qū)動因子評估結(jié)果表明，相比人工恢復(fù)模式，短期內(nèi)自然恢復(fù)更有利于土壤碳固持，且上述環(huán)境因子可作為評估自然恢復(fù)模式下土壤碳庫變化的重要指標(biāo)。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Land degradation & Development上。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等的資助。
圖1.不同恢復(fù)模式下土壤有機碳儲量
圖2.方差分解
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