译名:长期主动恢复比被动恢复更能促进土壤有机碳的积累:主要是通过缓解土壤微生物氮限制
期刊:Advanced Science
IF:15.6
发表日期:2025.11
第一作者:弓晋超(四川农业大学)
草地退化会打乱土壤里微生物的养分循环,但在草地恢复过程中,“微生物缺不缺氮(氮限制)”到底怎么影响土壤有机碳(SOC)的变化,我们还不太清楚。这项研究在青藏高原的严重退化草地上,对比了持续 10 年的两种恢复方式:
(1)主动恢复:播种本地植物种子
(2)被动恢复:用沙障等措施保护,让其自然恢复
研究把微生物的“代谢特征”也纳入进来,比如:基于化学计量(元素比例)判断的养分限制、微生物碳利用效率(CUEST),同时把 SOC 分成两部分来看:
(1)POC(颗粒有机碳):相对“新鲜/活跃”的那部分
(2)MAOC(矿物结合有机碳):更稳定、更不容易分解的那部分
结果发现:
(1)主动恢复能明显缓解微生物的缺氮问题(降低 44–71%),从而让 SOC 储量大幅增加:
(a)表层土 SOC 从 0.81 增到 3.15 kg m⁻²(增加 291–467%)
(b)深层土 SOC 从 0.54 增到 3.08 kg m⁻²(增加 291–467%)
(2)同时,主动恢复让 CUEST 下降(表层降 54%,深层降 34%),并显著提高两类碳:
(c)POC 增加 483–557%
(d)MAOC 增加 621–1071%
(3)SOC 的增加主要靠 MAOC:MAOC 对 SOC 增量的贡献比 POC 大 2.3–7.2 倍。而且 CUEST 的下降有助于把 POC 进一步转化成 MAOC,让碳更稳定地“存”在土壤里。
(4)相比之下,被动恢复虽然也让缺氮程度稍微缓解(降低 36–39%),CUEST 也小幅下降(10–23%),但因为养分限制仍然存在,POC、MAOC 和 SOC 总量都没有明显增加。
总体来说:在这种极度退化的高寒草地里,主动恢复通过缓解微生物氮限制,促进 MAOC 的形成与积累,是实现稳定固碳的关键机制。
在极度退化的高寒草地上,持续 10 年以上的主动恢复能够显著缓解微生物的氮限制,并显著提高土壤有机碳(SOC)储量。SOC 的增加主要来自更稳定的 MAOC的大幅增长。
主动恢复之所以更能“存碳”,关键在于:
· 缓解缺氮后,微生物处理(分解与转化)外源有机物的能力增强
· 促进 POC 向 MAOC 的转移,把相对不稳定的碳变成更稳定的碳库
· 同时也提高了与碳、氮、磷循环相关的胞外酶活性,并降低了 CUEST,这些变化都与更强的有机物加工和 POC→MAOC 转化一致
而被动恢复在 10 年尺度内对 SOC 的提升不明显;因为很多生态系统里,被动自然恢复可能需要几十年甚至上百年才看得到 SOC 明显增加。
管理建议是:如果管理目标是尽快增加土壤固碳,主动恢复往往更有效;但实际应用要结合成本与当地条件权衡。未来建议继续做长期监测,并进一步测量:植物生产力、氮来源(如生物固氮)以及土壤矿物特征,以更清楚地区分主动/被动恢复在长期固碳上的真实效果。