荒漠区飞播造林群落土壤变化及交互作用研究获系列进展
发表日期:2024-09-29来源：
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防治沙漠化是全球共同面临的环境问题。飞播治沙是指以飞机直播沙生植物种籽促进沙地植被覆盖度的提高，达到控制沙丘流动、防治沙漠化的一种方式。相较于传统的植苗造林，飞播造林因具有速度快、范围广、省劳力、投入少、能深入人烟稀少的偏远地区等优势，成为我国干旱、半干旱区一项快速而有效的沙漠化防治技术。
土壤有机碳（SOC）含量及变化是土壤健康评估的重要指标。但对于以盐碱土为主的荒漠区而言，土壤无机碳（SIC）含量及变化对生态系统的健康和稳定同样重要。以往研究表明：人工造林显著增加了土壤SOC和SIC含量，但对SOC和SIC变化的影响因素及生物和非生物因素的理解还存在不足。因此，研究荒漠区人工固沙植被群落土壤碳含量变化及影响机理对于沙漠化防治技术提升、沙漠边缘阻击战顺利实施及我国北方防沙带建设等具有重要意义。
近期，中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展重点实验室科研团队以我国阿拉善荒漠区飞播治沙植被群落为研究对象，采用空间代替时间的方法采集了不同飞播造林年限植被、土壤及微生物样品，系统分析了飞播造林对土壤理化性质和土壤微生物多样性的影响。
在此基础上，本研究进一步探究了土壤有机碳和无机碳与土壤理化性质和土壤微生物的关系，揭示了飞播造林群落表层土壤有机碳和无机碳对生物因子和非生物因子异质性响应。
研究结果显示，随着飞播造林植被群落的不断演替，飞播造林显著改变了沙地土壤理化性质和微生物群落结构，同时大量的盐分和氮元素随着掉落物和生物量进入土壤，在荒漠区丰富的钙离子和镁离子胶结作用下，形成土壤团聚体，从而起到固定土壤有机碳的作用。
同时，土壤和空气中的水分与CO2在化学作用和微生物作用下，生成大量碳酸钙。微生物尤其是细菌在SIC形成中扮演着重要角色，即微生物碳泵（MCP），这是本研究的一个重要发现。未来，应更多关注荒漠区表层土壤微生物的无机固碳作用。
该研究成果以Divergent response of upper layer soil organic and inorganic carbon to biotic and abiotic factors in afforestation by aerial seeding in desert, China为题，在线发表于CATENA上。西北研究院鱼腾飞副研究员为论文第一作者和通讯作者。此外，关于飞播造林群落对土壤理化性质和土壤微生物多样性影响的研究分别发表于Journal of Soils and Sediments和Journal of Fungi。该研究得到了中国科学院西部之光“西部青年学者”重点项目和甘肃省自然科学基金项目的共同资助。
系列论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0341816224005800
https://link.springer.com/article/10.1007/s11368-023-03486-y
https://www.mdpi.com/2309-608X/9/4/399
图1 飞播造林群落土壤碳及其组分变化
图2 荒漠飞播造林群落土壤碳对生物因子和非生物因子异质性响应的概念模型
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