合理围封促进干旱草原碳循环并增加碳固存

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近日，中国农业科学院草原研究所草地土壤健康培育与功能提升团队揭示，合理围封恢复促进了半干旱草原碳循环，并增加了碳固存。该研究为围封恢复在促进草地恢复和固碳减排关键调控机理方面提供理论支持。相关研究成果发表在《总环境科学》（Science of the Total Environment）上。

地下微生物参与多种循环过程，诸如碳固定、甲烷代谢和碳降解，并通过限制二氧化碳对大气的排放，在草地恢复演替过程中发挥着重要作用。草地围封管理措施改变了土壤的物理化学特性，快速影响微生物群落的组成与功能，并改变了碳循环等生物地球化学过程。

然而，在草地恢复时间序列中，关于二氧化碳排放和甲烷吸收的时间动态仍不清楚。该研究通过对不同围封时间（0年、7年、16年、25年和38年）下的土壤二氧化碳排放和甲烷吸收、二氧化碳和甲烷产生和还原相关的基因（cbbL、cbbM、chiA和pmoA），以及相关的微生物群落进行系统研究，揭示了半干旱草原土壤二氧化碳排放和甲烷吸收的机制和潜力。研究表明，适当的围封恢复时间可以显著改善土壤的理化条件、植被群落和土壤碳循环。碳循环功能基因的丰度、二氧化碳排放和甲烷吸收速率随着围封时间的延长呈现出单峰模式，在16年达到峰值，然后在25年到38年之前递减。这表明围封时间过长，草地恢复效果减弱。

碳循环功能基因和微生物群落的变化主要受地上生产力的影响，并与二氧化碳、甲烷、土壤含水量和土壤有机碳相关。土壤有机碳含量和pmoA基因丰度的增加导致了地上初级生产力的增加，分别加速了二氧化碳排放和甲烷吸收速率。

研究结果突出了与碳循环相关功能基因在放牧—围封转化过程中对固碳和土壤肥力的重要调节作用，对未来草地管理政策的实施具有重要指导意义。

该研究得到了国家自然基金、国家重点研发计划、内蒙古自然基金和科技计划项目的联合支持。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164423