导读
土壤有机碳（SOC）对于生态系统至关重要，其积累机制受多种因素影响。在草原生态系统中，草原斑块化现象日益受到关注，其可能由气候变暖、过度放牧等因素导致。植物和微生物来源的碳是SOC的两大主要来源，然而草原斑块化过程中，不同类型斑块对SOC积累的影响以及植物和微生物来源碳的贡献和动态变化机制尚不明确，本研究围绕此展开探讨。
本研究针对草原斑块对SOC积累的影响展开，通过在青藏高原廓琼岗日小流域采样，分析木质素酚、氨基糖、球囊霉素（GRSP）、酶活性、颗粒态（POC）和矿物结合有机碳（MAOC）等多种指标，确定不同类型草原斑块（灌丛斑块、退化斑块、裸露斑块）中SOC及其相关组分的含量变化，分析植物和微生物源碳对SOC积累的贡献以及相关的影响因素和机制。
研究结果表明，SOC、POC和MAOC含量受草原斑块化、土壤深度及其相互作用影响，灌丛斑块促使SOC和POC增加，退化和裸露斑块致使SOC减少且POC比MAOC下降更快。原始草地MAOC含量高，植物输入减少时POC对SOC贡献降低而MAOC增加，GRSP含量受相关因素影响，且对SOC贡献在两种情况下均增加（图1）。SOC中氨基糖比例高于木质素酚，植物和微生物源碳含量受草原斑块类型影响。灌丛斑块促进其增加，退化和裸露斑块使其减少，退化斑块中微生物源碳比例最高且植物源碳比例最低，真菌和细菌残体碳含量趋势与SOC一致（图2）。木质素酚和氨基糖含量随SOC增加而增加，氨基糖与MAOC相关性更强，木质素酚与POC相关性更强，GRSP与MAOC相关性高于与POC相关性。同时，灌丛斑块中微生物相对碳限制减少，退化和裸露斑块中微生物相对碳限制增加，所有斑块土壤普遍存在磷限制，且微生物碳和磷共同限制在植物输入低和土壤深处更明显。本研究通过分析草原斑块中多种因素对土壤有机碳的影响，揭示了草原退化过程中土壤有机碳的动态变化机制（图3），为预测气候变化和人为因素下土壤有机碳动态以及草原生态系统的保护和恢复提供了理论依据。
▲图1 土壤有机碳（a）；颗粒态有机碳（b）；矿物结合态有机碳（c）；四类斑块（草地、灌丛、退化和裸露斑块）表土和底土中POC和MAOC的相对分布（d）；T-GRSP（e）；EE-GRSP（f）；T-GRSP（g）和EE-GRSP（h）与SOC 的比率（来源：ScienceDirect）
▲图2 土壤中的氨基糖含量（a）；SOC归一化氨基糖含量（b）；土壤中的真菌残体碳含量（c）；土壤中细菌残体碳含量（d）；土壤中的木质素酚含量（e）；SOC归一化木质素酚含量（f）；肉桂基与香草基（C/V）与丁香基与香草基（S/V）之比（g），以及四类斑块表土和底土中木质素酚的丁香基和香草基单位的酸醛比（Ac/Al）S与（Ac/Al）V（h）（来源：ScienceDirect）
▲图3 概念图（来源：ScienceDirect）
[1] Ao, D., Wang, B., Wang, Y., Chen, Y., Anum, R., Feng, C., Ji, M., Liang, C., An, S. Grassland degraded patchiness reduces microbial necromass content but increases contribution to soil organic carbon accumulation. Science of the Total Environment 951 (2024): 175717.
联系作者:
敖登（第一作者），博士研究生，西北农林科技大学资源环境学院，Email：
ad519866913@163.com
王宝荣（共同第一作者），博士后，西北农林科技大学草业与草原学院，Email：
wangbaorong92@163.com
安韶山（通讯作者），研究员，西北农林科技大学水土保持科学与工程学院，Email：shan@ms.iswc.ac.cn
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