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華南植物園科研人員在Global Change Biology發(fā)表特邀評論，拓展土壤碳匯形成理論新視
近日，中國科學(xué)院華南植物園廣東鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站(以下簡稱“鶴山站”)恢復(fù)生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)劉占鋒研究員與吳文佳博士應(yīng)邀在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域國際權(quán)威期刊Global Change Biology(《全球變化生物學(xué)》)發(fā)表題為 Soil food webs regulate carbon persistence across succession 的特邀評論文章。文章圍繞最新研究進(jìn)展，系統(tǒng)評述了土壤食物網(wǎng)在調(diào)控土壤有機(jī)碳穩(wěn)定中的關(guān)鍵作用，提出應(yīng)將土壤食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)納入土壤碳循環(huán)理論體系，推動(dòng)傳統(tǒng)以微生物為核心的碳固存理論向多營養(yǎng)級(jí)協(xié)同調(diào)控框架拓展，為深化生態(tài)系統(tǒng)碳匯形成機(jī)制認(rèn)知提供了新的理論視角。
土壤有機(jī)碳庫是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫，其儲(chǔ)量約為大氣碳庫的三倍，在調(diào)節(jié)全球氣候變化和維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定方面發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用。長期以來，國際學(xué)界主要從微生物分解、碳利用效率以及礦物保護(hù)等角度解釋土壤碳固存機(jī)制，并形成了經(jīng)典的“微生物效率—基質(zhì)穩(wěn)定(MEMS)”理論框架。然而，該評論指出，現(xiàn)有理論體系相對側(cè)重微生物代謝過程，對土壤動(dòng)物及食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)在碳循環(huán)中的調(diào)控作用關(guān)注不足，可能低估了地下多營養(yǎng)級(jí)生物互作對碳穩(wěn)定形成路徑的影響。
文章針對 Du 等發(fā)表于Global Change Biology(2025, 31: e70642)的研究成果進(jìn)行綜合評述。該研究基于青藏高原兩個(gè)長期生態(tài)演替序列，通過分子生物學(xué)與食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析揭示：隨著生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與演替推進(jìn)，土壤食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)由簡單向復(fù)雜演變，高營養(yǎng)級(jí)捕食者比例逐漸增加，這種結(jié)構(gòu)變化顯著影響微生物碳分配與周轉(zhuǎn)路徑，使更多碳以微生物殘?bào)w形式積累，而微生物殘?bào)w被認(rèn)為是形成長期穩(wěn)定土壤有機(jī)碳的重要來源。
評論進(jìn)一步指出，土壤食物網(wǎng)對碳固存的調(diào)控具有明顯的階段依賴特征。在初級(jí)演替階段，養(yǎng)分受限條件下食物網(wǎng)通過增強(qiáng)微生物周轉(zhuǎn)促進(jìn)殘?bào)w形成，從而提高碳穩(wěn)定性;而在次生演替階段，食物網(wǎng)則更多通過調(diào)節(jié)微生物碳同化與代謝分配影響碳穩(wěn)定路徑。這一認(rèn)識(shí)表明，土壤動(dòng)物不僅參與碳循環(huán)過程，而且通過調(diào)控微生物碳轉(zhuǎn)化機(jī)制影響碳穩(wěn)定形成方式，是調(diào)控土壤碳匯形成的重要生物驅(qū)動(dòng)因素。
圖. 土壤食物網(wǎng)調(diào)控土壤碳匯形成機(jī)制示意圖
在此基礎(chǔ)上，作者提出，應(yīng)在現(xiàn)有土壤碳循環(huán)理論中引入食物網(wǎng)調(diào)控維度，將“微生物中心”理論框架拓展為“多營養(yǎng)級(jí)協(xié)同調(diào)控”理論體系。這一理論整合有助于提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯形成機(jī)制的預(yù)測能力，對于人工林質(zhì)量提升、退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)以及全球變化背景下生態(tài)系統(tǒng)碳匯管理具有重要理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
鶴山站作為中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(CERN)和國家野外科學(xué)觀測研究網(wǎng)絡(luò)(CNERN)的重要成員站，長期圍繞南亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與碳匯形成機(jī)制開展系統(tǒng)研究，在地上—地下生態(tài)過程耦合與土壤碳穩(wěn)定機(jī)制方面形成了鮮明研究特色。此次特邀評論進(jìn)一步體現(xiàn)了鶴山站在恢復(fù)生態(tài)學(xué)與生態(tài)系統(tǒng)碳匯理論研究領(lǐng)域的持續(xù)學(xué)術(shù)影響力。論文鏈接：https://doi.org/10.1111/gcb.70726
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