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科学家揭示长期人为干扰加剧极端干旱荒漠土壤有机碳损失机制 |
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人为干扰是驱动全球变化的重要因素,极大地影响着土壤有机碳(SOC)储量。然而,在极端干旱荒漠生态系统中,长期人为干扰如何影响SOC的稳定性与动态,一直是干旱区碳循环研究中亟需填补的空白。
针对该问题,中国科学院新疆生态与地理研究所策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站研究员曾凡江团队,首次系统揭示了长期不同人为干扰方式,如春季收获、秋季收获、火烧和灌溉,对极端干旱荒漠SOC库的影响机制,为干旱区碳管理提供了关键科学依据。近日,相关研究成果发表于《全球变化生物学》。
基于16年的定位实验,本研究发现长期人为干扰加剧了SOC库的损失,主要体现在SOC库总量锐减和稳定性降低:所有干扰处理的SOC浓度较无扰动平均降低13.2%,其中秋季收获和灌溉降幅最大,分别为20%和21%;颗粒有机碳(POC,易分解碳库)和矿物结合态有机碳(MAOC,稳定碳库)分别减少16.3%和41.1%,且POC/MAOC比值上升46.2%,SOC稳定性显著降低。此外,SOC损失在土壤深度上表现不均,表层土(0-15cm)作为主要发生层,其SOC降幅是深层土(100-150cm)的2.3倍。
从机制上看,人为干扰下SOC损失源于“碳输入减少以及稳定机制受损”的双重作用:收获季节的凋落物输入减少,直接导致植物残体碳平均降低4.2%。同时,由于土壤交换性钙和非晶质铁铝氧化物减少直接削弱MAOC稳定性,人为干扰还显著降低了微生物残体碳,平均减少16.2%。
该研究首次量化了持续人为干扰下极端干旱荒漠生态系统不同深度SOC稳定性受损的实证数据,证实长达16年的干扰加剧了其SOC损失,尤其表层土壤,强调了将地下碳动态纳入荒漠生态系统管理策略的迫切性。
相关论文信息:https://doi.org/10.1111/gcb.70423
长期人为扰动后植物-土壤-微生物碳动态(研究所供图)
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