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華南植物園揭示森林土壤碳穩(wěn)定新機(jī)制——針葉凋落物更利于固碳
中國科學(xué)院華南植物園廣東鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站恢復(fù)生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)近日在森林土壤碳循環(huán)機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)認(rèn)識不同，盡管針葉樹種凋落物分解較慢、養(yǎng)分質(zhì)量較低，但其在促進(jìn)土壤有機(jī)碳積累與穩(wěn)定方面的作用反而強(qiáng)于闊葉樹凋落物。該研究揭示了凋落物質(zhì)量調(diào)控土壤碳穩(wěn)定的重要機(jī)制，為提升森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力和優(yōu)化森林恢復(fù)策略提供了新的科學(xué)依據(jù)。
植物凋落物是森林土壤碳庫的重要來源，不同植物功能類型凋落物在土壤碳形成與穩(wěn)定中的作用機(jī)制一直存在較大爭議。針對這一科學(xué)問題，研究團(tuán)隊(duì)以我國亞熱帶森林12種典型樹種為研究對象，包括落葉闊葉樹、常綠闊葉樹和常綠針葉樹，通過為期360天的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合天然碳同位素(δ13C)示蹤技術(shù)，系統(tǒng)追蹤凋落物來源碳在土壤中的轉(zhuǎn)化過程，定量解析其在礦物結(jié)合有機(jī)碳(MAOC)和顆粒有機(jī)碳(POC)等關(guān)鍵碳組分中的分配特征。研究結(jié)果表明，針葉凋落物雖然分解速率比闊葉凋落物低18%—32%，但其對土壤有機(jī)碳凈積累的貢獻(xiàn)卻高出1.4—2.1倍，其碳轉(zhuǎn)化效率達(dá)到28%—32%，顯著高于闊葉凋落物的11%—19%。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，針葉凋落物能夠顯著促進(jìn)礦物結(jié)合有機(jī)碳(MAOC)的形成，而MAOC在土壤有機(jī)碳凈增加量中的貢獻(xiàn)超過一半，表明礦物保護(hù)機(jī)制在土壤碳長期穩(wěn)定中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
圖. 不同植物生長型凋落物分解驅(qū)動土壤有機(jī)碳形成與穩(wěn)定的機(jī)制示意圖
相關(guān)研究成果已近期在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Plant Ecology(《植物生態(tài)學(xué)報》)上。華南植物園鶴山站博士后吳盼盼為論文第一作者，劉占鋒研究員與江西農(nóng)業(yè)大學(xué)毛瑢教授為共同通訊作者，研究得到國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。
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