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國家植物園研究團隊揭示溫帶草地土壤有機碳及其組分變化的干旱閾值與調控機制
在全球氣候變暖背景下，溫帶草地生態(tài)系統(tǒng)正面臨日益加劇的干旱脅迫。干旱通過影響植被生長、微生物活動及土壤理化過程，顯著影響了土壤有機碳(SOC)的形成、穩(wěn)定與儲量。然而， SOC及其不同組分在干旱梯度上是否存在由緩慢變化轉為快速下降的干旱臨界閾值，以及植被特征和風蝕等物理過程如何共同影響這一變化過程，仍缺乏系統(tǒng)認識。
國家植物園(南園)劉玲莉研究團隊以中國溫帶草地為研究對象，沿約2400 km 的干旱梯度，采集了45個樣點的植被和土壤樣品，分析了SOC及其不同組分(顆粒態(tài)有機碳 POM-C 和礦物相關有機碳 MAOM-C)在干旱梯度上的變化特征及其驅動機制。研究結果表明，隨著干旱程度增強，植被地上和地下生物量、微生物活性以及土壤礦物豐度均下降，尤其是弱晶態(tài)鐵/鋁氧化物含量顯著降低，從而限制了POM-C和MAOM-C的形成與積累。進一步分析發(fā)現(xiàn)，土壤碳儲量在干旱水平約為0.749處出現(xiàn)明顯的非線性轉折，表明該值為溫帶草地SOC變化的關鍵干旱閾值。在閾值以下的相對濕潤草地中，結構復雜的植被通過促進微生物活性和土壤礦物形成過程，促進SOC的存儲，且對POM-C的促進作用更為顯著;同時，復雜植被結構還能降低風蝕強度，減少土壤礦物及其結合碳的流失。而在閾值以上的干旱草地，地上植被調控作用明顯減弱，植物根系成為主導土壤生物地球化學過程的關鍵因素，通過維持微生物活性和促進礦物形成，間接促進了MAOM-C及SOC的穩(wěn)定與積累。
相關研究成果于2月3日在線發(fā)表于國際學術期刊Environmental Science & Technology。國家植物園(南園)已畢業(yè)博士研究生武運濤為論文第一作者，劉玲莉研究員為通訊作者。西班牙巴塞羅那自治大學 Josep Pe?uelas 教授等參與了研究工作。該研究得到國家自然科學基金的資助。
沿我國溫帶草地，土壤有機碳及其組分在干旱閾值處發(fā)生顯著轉變
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