近日，水土保持与荒漠化整治全国重点实验室邓蕾研究员团队在裸地植被恢复与土壤有机碳固持研究方面取得新进展。相关成果以“Saturation-Constrained and Spatially Heterogeneous Soil Organic Carbon Sequestration Following Bare Land Restoration in China”为题，发表于国际学术期刊Earth’s Future。水土保持科学与工程学院硕士研究生向银川为论文第一作者，邓蕾研究员和李新荣教授为共同通讯作者。
土壤有机碳是陆地生态系统重要的碳库。植被恢复是提升土壤固碳能力的重要途径，但不同恢复方式的固碳效果、长期变化规律及其空间差异仍缺乏系统评估。针对这一问题，研究团队整合野外观测数据，结合机器学习与情景模拟，系统评估了中国裸地植被恢复的土壤固碳规律、优化路径及未来潜力。
研究发现，植被恢复过程中土壤有机碳积累呈现明显的阶段性变化，整体表现为早期快速积累、中期增长放缓、后期逐渐趋于稳定。恢复初期（0—17年），植被恢复显著促进土壤有机碳积累；17—30年，土壤有机碳增长逐渐进入瓶颈期；恢复30年后，新增有机碳积累进一步放缓，表明土壤固碳能力受到碳饱和约束。初始土壤有机碳含量是影响固碳潜力的重要因素，初始含量低于2.00 g kg-1的区域具有更大的碳固存潜力。
基于气候、地形和固碳效率的空间优化结果显示，中国裸地恢复应因地制宜选择植被类型：草地恢复占优化面积的42.2%，林地和灌丛分别占12.3%和10.2%。这一格局反映出单位面积固碳效率与大尺度生态可行性之间的权衡：林地在适宜区域具有较高固碳效率，而草地更适用于广泛分布的干旱区域。
图1 中国裸地植被恢复优化路径及不同干旱、坡度条件下的恢复效果
(a) 裸地最优修复类型的空间分布；(b) 修复区域的分级统计分布；(c) 半干旱地区（AI = 0.2–0.5）不同坡度下土壤有机碳变化。
未来气候情景预测显示，裸地恢复带来的土壤有机碳积累将随时间逐渐放缓。到2100年，中国裸地植被恢复可使0—30 cm土层累计固存土壤有机碳约6.1±0.9 Pg C，固碳趋势预计于2080年前后趋于平稳。不同土层的响应存在差异：0—5 cm表层土壤响应较快，而15—30 cm土层积累相对滞后，但在较长时间尺度上仍持续增长。
图2 中国裸地植被恢复情景下土壤有机碳累积固存量的时空预测
(a–c) 在优化修复方案下，2030年 (a)、2060年 (b) 和 2100年 (c) 0–30 cm 土层内土壤有机碳累积固存量的空间分布。 (d) 2026年至2100年间，中国裸地在不同土层深度（0–5、0–15 和 0–30 cm）下，预测的土壤有机碳累积固存总量的时间变化动态。
该研究揭示了中国裸地植被恢复土壤有机碳积累的阶段性规律及其饱和约束，强调应综合考虑初始土壤碳储量、土层深度和区域环境差异，因地制宜优化植被恢复策略，为提升生态修复的固碳效益及制定区域差异化碳管理方案提供了科学依据。
本研究得到国家自然科学基金（U2243225、42125705）等项目的资助。
论文链接：http://dx.doi.org/10.1029/2026EF008952
编辑：王容娜
终审：李小梅
附件下载：
