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青藏高原被誉为“世界屋脊”,其广袤的高寒草甸不仅是重要的生态屏障,更是陆地生态系统中巨大的碳储库。然而,长期过度放牧导致草地退化、土壤碳流失,严重威胁区域生态安全。为恢复退化草地,禁牧成为普遍采用的管理措施,但其对土壤碳储存的长期效果与机制一直不甚明确。
在青海省海北藏族自治州海北草原生态监测站,研究人员通过设立包含持续放牧、禁牧6年与禁牧14年的长期定位对比实验,结合土壤碳农业数字化组分与植物-微生物生物标志物分析,系统揭示了高寒草甸土壤碳库对禁牧的响应(图1)。
研究表明:禁牧6年后,颗粒态有机碳储量下降41%,而矿物结合态有机碳储量增加49%,土壤总碳库实现净增长。这主要是因为地上植被恢复与土壤微生物活动增强,促进了植物碳向微生物残体碳的转化与积累。然而,禁牧14年后,颗粒态有机碳储量进一步减少70%,矿物结合态有机碳储量却不再增加,土壤总碳库趋于停滞。长期禁牧可能因养分(如氮、磷)循环受限,抑制了微生物生物量与残体持续形成,导致稳定碳库的积累难以维持(图2)。
该研究表明,仅依赖长期禁牧并非提升土壤碳储量的普适性策略。在生态治理中,需建立更为精细化、动态化的管理视角:短期禁牧可有效促进植被恢复与土壤碳的初期固存;而为实现草地的长期健康与功能稳定,则应探索适度、科学的放牧管理机制,以维持土壤养分循环与微生物活性,最终推动生态保护与碳汇功能之间的可持续协同。
相关成果发表于农业综合性和生态学领域知名期刊Agriculture, Ecosystems and Environment(中科院1区,TOP农业数字化期刊)。该研究由中国科学院地球环境研究所博士后周嘉聪为第一作者,陈骥研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(32301405, 32471685)、陕西省博士后项目(2024BSHYDZZ018)及陕西省杰青项目(2024JC-JCQN-32)共同资助。
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