发布时间：2022-09-29
土壤有机碳（SOC）的固定与全球气候变化和土壤质量有密切关系。土壤是陆地生态系统中最大的碳库，由土壤有机碳（SOC）库和土壤无机碳（SIC）库组成。土壤有机碳库占比较大且相对活跃，其微小的变化也可能对大气CO2浓度造成巨大影响，因此SOC动态对全球气候变化有重要影响。土地利用变化是影响SOC动态的重要因素之一，森林和草地转变为农田后土壤有机碳储量通常会降低，而在退耕恢复过程中土壤有机碳储量又会逐渐恢复。在退耕还林工程（GGP）的号召下，中国西南喀斯特地区大量产量低、耕种困难的坡耕地被主动废弃并让其自然恢复。喀斯特地区退耕恢复促进SOC固定的研究被大量报道，但其控制机制一直难有定论。
针对上述问题，在国家自然科学基金重点国际合作和杰出青年科学基金项目的资助下，中国地质大学（北京）科学研究院表生环境与水文地球化学实验室韩贵琳教授团队选取中国西南典型喀斯特流域的耕地、灌草地和次生林地作为退耕恢复过程中三个代表性阶段，从土壤团聚体固碳、土壤侵蚀过程和土壤钙动态三个方面探讨了退耕恢复过程中提高土壤有机碳固定的机制。该项研究成果发表在国际SCI期刊《Environmental Earth Sciences》上，课题组博士研究生柳满为第一作者，导师韩贵琳教授为通讯作者。
本研究发现退耕后停止农业活动有利于土壤团聚体的形成和稳定，土壤团聚体为SOC提供物理保护，提高其含量和稳定性。退耕后土壤侵蚀减缓，降低SOC流失。退耕后土壤中流失的Ca2+得到补充，通过形成OM-Ca2+-矿物复合体提高有机碳含量和稳定性。此外，研究还发现土壤团聚体的形成与稳定、土壤侵蚀抑制与土壤钙积累之间存在正向促进关系。据此我们提出了中国西南喀斯特地区退耕恢复过程中提高土壤有机碳固定的概念模型（图1）。该概念模型表明GGP背景下的退耕恢复对提高土壤有机碳固定和改善土壤质量有积极影响，对缓解全球气候变化和恢复喀斯特生态有重要意义。
图1 中国西南喀斯特地区退耕恢复过程中提高土壤有机碳固定的概念模型
（OM：有机物质；POC：颗粒有机碳；DOC：溶解有机碳）
论文信息：Liu M., Han G.*, Zhang, Q. (2022) Soil organic carbon sequestration following a secondary succession of agricultural abandonment in the karst region of southwest China. Environmental Earth Sciences, 81, 467.