近日，水土保持科学与工程学院（水土保持研究所）黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室邓蕾研究员团队在英国生态学会旗舰期刊Journal of Applied Ecology上发表题为“Vegetation restoration in the coarse-textured soil area is more conducive to the accumulation of Fe-associated C ”的研究论文。西北农林科技大学水土保持科学与工程学院（水土保持研究所）黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室为第一单位，博士研究生董凌勃为论文第一作者，邓蕾研究员为通讯作者。
铁氧化物与土壤有机质形成的铁结合态有机碳被认为具有高度稳定性，增加土壤中铁结合态有机碳可以有效减缓土壤向大气排放碳。据估计，约17%的陆地土壤有机碳是铁结合态有机碳，它在陆地生态系统的碳循环中起着至关重要的作用。植被恢复是陆地碳汇的重要驱动因素，它已成为当前增加土壤固碳以减缓全球气候变化的最有效措施之一。尽管有关植被恢复对土壤碳组分已经进行了大量研究，但植被恢复过程中是否存在铁结合态有机碳的变化目前还缺乏认识。基于此，本研究采集了黄土高原地区3种土壤类型（壤土（loam soil）, 黄土（loess soil），和沙土（sandy soil））的农田、草地、灌丛和林地土壤样品，探讨了土壤铁结合态有机碳对植被恢复的响应。取得主要结果如下：
（1）植被恢复后，0-20 cm土层黄土（+67%）和沙土（+716%）的铁结合态有机碳含量显著升高，而壤土（-15%）的铁结合态有机碳含量显著降低。研究区铁结合态有机碳占总有机碳的比例为2.2%-26.3%，且土壤铁结合态有机碳占比随着土层的加深而增加。在壤土和黄土中，植被恢复导致0-40 cm土壤铁结合态有机碳占比降低，而在沙土中则出现相反的趋势。但在3种土壤类型中，林地均显著提高了0-20 cm土层的铁结合态有机碳含量与占比。此外，研究区的碳铁结合方式主要为吸附作用（碳铁摩尔<1）。
（2）植被恢复对土壤铁结合态碳的积累作用和破坏作用均存在：（I）通过根系和凋落物的输入增加土壤有机质，溶解性有机碳和提高碳铁结合效率，促进铁结合态有机碳的积累;（II）通过降低土壤容重导致土壤总铁与游离氧化铁的淋溶损失，输入的有机质将三价铁还原为二价铁，以及根系的存在破坏碳与铁的结合，降低了土壤铁结合态有机碳含量。这两种机制在三种土壤类型中均存在。粗质土壤中铁结合态有机碳积累效率较高归因于其土壤有机质积累效率较高以及其植物根系对铁结合态有机碳的破坏作用较小。
植被恢复对壤土、黄土和沙土土壤铁结合态碳影响的概念图
综上所述，植被恢复对土壤铁结合态有机碳的影响受到植被类型和土壤类型的强烈调控。林地是提供土壤碳固存效益的最佳植被类型，它可以在有效增加土壤碳库的同时最大化增加土壤铁结合态有机碳。林地在降低土壤铁含量的同时增加土壤铁结合态有机碳含量，意味着黄土高原在当前土壤铁丰度下还存在很大的土壤铁结合态有机碳的固存潜力。本研究弥补了黄土高原植被恢复对土壤铁结合态碳影响的知识空白，为更好地了解土壤碳循环和制定科学的植被恢复措施提供了科学依据。
以上研究得到国家自然科学基金联合基金重点项目（U2243225）等资助。
论文链接如下：https://doi.org/10.1111/1365-2664.14749
编辑：王容娜
终审：韩锁昌
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