科研進展

西北高原所在高寒草甸生產(chǎn)力穩(wěn)定性與土壤有機碳響應研究方面取得新進展

發(fā)表日期：2025-09-12來源：西北高原生物研究所【放大縮小】

高寒草甸作為青藏高原主要的植被類型，具有重要的碳匯功能和生態(tài)屏障作用。近年來，伴隨大氣營養(yǎng)元素沉降加劇和降水格局變化，高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程及其穩(wěn)定性響應機制，已成為學術界和管理部門共同關注的熱點問題。中國科學院西北高原生物研究所高寒生態(tài)系統(tǒng)與全球變化學科團組，聯(lián)合棗莊學院、洛陽師范學院、青海省工程咨詢中心有限責任公司及日本國立環(huán)境研究所等多家單位，基于青海海北高寒草甸為期8年的多養(yǎng)分（氮、磷、鉀）添加與降水改變（±50%）控制試驗，在植被生產(chǎn)力穩(wěn)定性維持機制與土壤有機碳響應規(guī)律方面取得重要進展。

研究結果發(fā)現(xiàn)，氮是驅(qū)動高寒草甸地上生物量（AGB）增加的關鍵限制性養(yǎng)分，在與磷、鉀聯(lián)合添加時表現(xiàn)出加性效應；而地下生物量（BGB）對養(yǎng)分添加的響應較弱，并呈現(xiàn)明顯的垂直分異：多數(shù)處理下表層BGB有所增加（除單獨氮添加外），深層BGB則普遍下降。盡管AGB顯著提高，其年際波動性也相應增強，群落整體穩(wěn)定性未發(fā)生顯著下降，主要歸因于不同功能群之間的補償效應以及優(yōu)勢禾本科植物在穩(wěn)定性維持中的作用。土壤有機碳含量對氮添加和降水改變的總體響應不顯著，但不同組分出現(xiàn)明顯分異：氮添加顯著提高了表層礦物結合態(tài)有機碳含量，而深層土壤中的活性碳組分則呈下降趨勢。進一步的土壤微生物及酶活性分析表明，氮添加抑制了深層土壤微生物生物量及水解酶活性，但促進了表層土壤脲酶活性。土壤pH和BGB是調(diào)控土壤有機碳穩(wěn)定的主要因子。

該系列研究表明，在物種豐富度較高的高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)中，外源養(yǎng)分輸入可在提升植被生產(chǎn)力的同時未顯著削弱生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，沒有出現(xiàn)典型的“生產(chǎn)力-穩(wěn)定性”權衡關系，但深層土壤碳庫的潛在流失風險仍需長期關注。研究成果為高寒草甸適應性管理及碳匯功能維持提供了重要科學依據(jù)。相關成果已分別發(fā)表于Agriculture,Ecosystems and Environment（中國科學院1區(qū)TOP，IF=6.0）、《中國科學：生命科學》和《植物生態(tài)學報》上。張法偉博士為論文第一作者和通訊作者。研究獲得了青海省重點研發(fā)與轉化計劃國家合作專項項目（2024-HZ-801）、國家自然科學基金（32471752）、青海省寒區(qū)恢復生態(tài)學重點實驗室開放課題（2023-KF-03）等項目的資助。

論文鏈接：

·?https://doi.org/10.1016/j.agee.2025.109917

·?https://doi.org/10.17521/cjpe.2024.0243

·?https://doi.org/10.1360/SSV-2025-0015