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，在生态环境领域顶级期刊Global Change Biology发表了题为“Soil organic carbon increases with decreasing microbial carbon use efficiency during vegetation restoration”的研究论文。中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心博士研究生石经玮为论文第一作者，邓蕾研究员为通讯作者。
微生物碳利用效率（CUE）是衡量土壤有机碳（SOC）积累和损失的综合指标，对于理解陆地生态系统应对气候变化具有指示意义。尽管CUE具有预测全球SOC变化的潜力，但是生态系统恢复过程中CUE与SOC的关系尚存在争议，这限制了气候变化下土壤固碳动态预测的准确性。
针对上述问题，研究团队将黄土高原地区野外监测数据与全国样点数据相结合，利用化学计量模型探究了植被恢复过程中CUE的响应模式及其与SOC之间的关系。结果表明：（1）从弃耕地演替到地带性顶级群落的过程中，SOC逐渐增加，CUE逐渐从0.35降低至0.28，二者存在权衡关系（图1）；（2）植被恢复到地带性顶级森林以后，由于森林土壤具有较高的激发效应和微生物磷限制，森林固碳速率较低，碳储量趋向稳定；（3）黄土高原样点数据与全国数据分析均发现，土壤pH值是影响CUE变化最重要的控制因子，其直接驱动CUE的变化。
图1 微生物碳利用效率对植被恢复的响应
综上所述，长期植被恢复至成熟林阶段后，土壤微生物CUE降低，土壤碳库达到饱和状态，生态系统的固碳速率低下，其应对气候变化的能力逐渐不足，因此，需要加强对成熟森林的碳汇管理，以持续发挥成熟林的固碳潜力。本研究首次对自然植被恢复过程CUE与SOC之间的关系进行了大规模评估，这对于理解全球变化下碳循环模型具有重要意义。
该研究得到国家自然科学基金（42277471）和国家自然科学基金联合基金重点项目（U2243225）等资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.17616
编辑：王容娜
终审：韩锁昌
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