中國(guó)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(cè)研究站研究員王克林、張偉團(tuán)隊(duì)在喀斯特植被恢復(fù)背景下土壤有機(jī)質(zhì)積累的微生物調(diào)控機(jī)制方面取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果近期以Linking bacterial life strategies with soil organic matter accrual by karst vegetation restoration為題發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry上。 

　　土壤有機(jī)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(duì)氣候變化的響應(yīng)和反饋。在高強(qiáng)度耕作擾動(dòng)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(jī)質(zhì)庫(kù)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(huì)進(jìn)一步影響土壤有機(jī)質(zhì)積累，目前尚不清楚，制約了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力評(píng)估以及高效固碳增匯人工干預(yù)技術(shù)研發(fā)。

　　研究團(tuán)隊(duì)以黔桂喀斯特南北樣帶為研究區(qū)，以生態(tài)工程實(shí)施15年后的人工林和自然恢復(fù)林為研究對(duì)象，以對(duì)應(yīng)區(qū)域長(zhǎng)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(jī)質(zhì)積累密切相關(guān)的6個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征。基于單參數(shù)法、平均值法、單閾值-多閾值法三種相互獨(dú)立但互補(bǔ)的方法全面評(píng)估了植被恢復(fù)前后土壤有機(jī)質(zhì)積累特征，進(jìn)一步從群落水平和門(mén)水平量化微生物生活史策略，結(jié)合隨機(jī)森林和結(jié)構(gòu)方程模型構(gòu)建土壤有機(jī)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(jī)質(zhì)自然增長(zhǎng)量顯著高于耕地（分別增加47%和60%），但仍低于次生林。同時(shí)，植被恢復(fù)降低了土壤有機(jī)質(zhì)及相關(guān)指標(biāo)對(duì)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(kù)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(jī)質(zhì)積累，在維持土壤固碳功能高水平運(yùn)作時(shí)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(jī)質(zhì)積累，而有機(jī)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(jìng)爭(zhēng)。鈣-微生物-有機(jī)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)。

　　相關(guān)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)基金、區(qū)域聯(lián)合重點(diǎn)基金等項(xiàng)目的資助。

　　論文鏈接 

圖1 研究區(qū)概況及與土壤有機(jī)質(zhì)積累相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)

圖2 喀斯特植被恢復(fù)土壤鈣-微生物-有機(jī)質(zhì)之間的聯(lián)系