青藏高原高寒草地是我国重要的生态安全屏障与陆地碳库。近30年来，受全球气候变化、人为扰动等多重因素影响，区域内高寒草地沙化问题日趋严峻。已有研究证实，杯腺柳等乡土先锋护土灌木，能有效改良沙化草地微环境，助力土壤有机碳积累与草本植物自然定居。但学界对于雌雄异株植物不同性别植株，在沙化草地土壤有机碳积累过程中的效能差异与作用机制，缺乏系统、深入的解析。

针对这一核心科学空白，四川农业大学教授刘琳领衔的退化沙化草地生态恢复团队，以若尔盖县历经20年灌木修复的高寒沙化草地为核心研究样本，依托野外长期定位监测，结合根系分泌物原位收集、生物标志物定量分析、宏基因组测序等多项前沿技术，系统阐明了雌雄异株灌木的根系分泌速率特征，破解了其通过“真菌介导型微生物碳泵”驱动根际土壤有机碳积累的内在机制。该研究首次提出高寒沙化草地“性别精准化”生态修复新策略。相关成果近日发表于《环境管理杂志》。

图形摘要。     图源：四川农业大学

研究数据证实，微生物源碳是高寒沙化草地根际土壤有机碳积累的核心主导，其贡献效率远超植物源碳，贡献率高出后者50倍以上。在20年的杯腺柳生态修复周期中，微生物源碳对根际总土壤有机碳库的贡献率稳定维持在20.1%~22.0%。其中，真菌残体碳占据绝对主导地位，占比超93%，明确了微生物转化、残体留存是高寒沙化草地土壤固碳的核心路径。

根系分泌物在土壤固碳过程中发挥着关键性调控作用。研究发现，随着修复年限增加，灌木根系分泌速率逐步降低，同步促使土壤碳降解基因丰度下降，有效抑制微生物残体碳的矿化流失，最终实现根际土壤有机碳的长期净积累。同时，研究团队发现，修复后期灌木性别对土壤碳库的调控差异显著：修复第20年时，杯腺柳雌株根际微生物残体碳含量较雄株高出15%，木质素酚含量提升47%，雌株更高的根系碳输入效率，更利于根际土壤有机碳的富集与留存。

偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析结果进一步厘清了土壤固碳的核心路径。修复年限主要通过双重机制推动土壤有机碳积累，一方面可直接促进土壤微生物生物量增长、降低碳降解基因（CAZymes）丰度，减少碳流失；另一方面能够持续改良土壤理化结构与环境，间接助力土壤固碳增效。

该研究突破了传统生态修复仅聚焦“物种选择”的单一维度，将修复精度细化至植物种内性别差异层面，构建了基于雌雄异株灌木根系分泌特性的精准修复技术体系。实践应用表明，单一种植雌株灌木的修复模式优势突出，既能最大化草地长期固碳效益，又可通过阻断灌木有性繁殖，有效抑制灌木无序扩张，从根源上遏制草地灌丛化问题，同步恢复草地碳汇功能与放牧利用价值。该修复策略适用性广泛，可推广应用于青藏高原、中亚干旱区等“暖湿化”背景下的退化草地生态修复工作。

研究团队表示，将生态修复视角从传统的物种水平，细化至种内性别水平与根系分泌物功能特性层面，利用高根系分泌速率的雌株灌木提升土壤固碳能力，是一套兼顾固碳增效、防控草地侵占、保障生态可持续的高效修复方案。

该项研究获得国家自然科学基金、四川省科学技术厅、四川省饲草创新团队等多项专项经费资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2026.130022