近期，我校喀斯特研究院蓝家程教授分别作为第一作者、通讯作者指导硕士研究生王俊贤共同在农林科学领域国际SCI一区Top期刊《Forest Ecology and Management》在线发表题为“Afforestation-induced large macroaggregate formation promotes soil organic carbon accumulation in degraded karst area”和“Soil organic carbon transfer in aggregates subjected to afforestation in karst region as indicated by13C natural abundance”的研究论文。该研究从团聚体新老有机碳变化、土壤团聚体大小类别之间碳流动路径的视角，探讨了喀斯特石漠化地区造林（人工花椒林和天然次生林）后土壤团聚体的形成及其与有机碳的相互作用关系，阐明了喀斯特石漠化区造林诱导土壤团聚体周转和有机碳的固存机制，这对喀斯特石漠化生态系统植被恢复策略与喀斯特生态系统固碳增汇优化管理提供了重要依据。
耕地造林诱导的土壤有机碳积累是缓解大气CO2和气候变化的主要策略之一，在陆地生态系统碳循环和可持续土地利用管理策略中发挥着重要作用。在石漠化治理工程的驱动下，中国西南喀斯特地区植被恢复明显，成为全球变绿的“热点区”，植被碳汇和岩溶碳汇能力显著提升。但土壤碳固定效应及机制还缺乏充分认识，制约后期重大生态工程深入实施及生态系统碳汇倍增目标的实现。土壤团聚体在土壤固碳过程中起关键作用，是重要的固碳机制。然而，目前有关土壤团聚体周转及其与有机碳的相互作用关系尚不清楚，团聚体新老有机碳变化和碳在不同团聚体粒径间的周转很少被量化，尤其是在脆弱的喀斯特生态系统中，这阻碍了我们对造林诱导的团聚体周转及有机碳积累机制的理解。
基于此，蓝家程教授团队在国家自然科学基金等项目资助下，以生态工程实施后人工恢复（耕地退耕花椒林，MF/AF）和自然恢复（耕地退耕次生林，NF）生态系统为研究对象，并以耕地（CL）为参照，分析了土壤团聚体数量、（新、老）有机碳含量和储量以及δ13C自然丰度的变化特征，量化了土壤团聚体大小类别之间碳流动路径。结果表明：（1）造林显著提高了粗大团聚体（>2 mm, Large macroaggregates, LMA）数量，减小了细大团聚体（2-0.25 mm, Small macroaggregates, SMA）、微团聚体（0.25-0.053 mm, Microaggregates, MI）和粉黏组分（<0.053 mm, Silt+Clay, SC）数量。团聚体数量的这一变化加速了土壤有机碳从较小团聚体向较大团聚体的重新分配过程，导致造林后粗大团聚体有机碳储量显著增加，细大团聚体、微团聚体和粉黏粒组分中的有机碳储量显著减小。（2）粗大团聚体数量的显著增加是决定造林后土壤有机碳储量增加的主要原因。（3）土壤有机碳的积累与全土和团聚体中新有机碳的快速增加和老有机碳的缓慢流失有关；新有机碳的快速增加促进了粗大团聚体的形成，导致天然次生林比人工林具有较强的团聚体物理保护作用，以及更高的土壤和团聚体有机碳积累。（4）稳定同位素分析发现，有机碳在不同大小团聚体间流动方向总体从大团聚体流向微团聚体，但在次生林表层碳流从微团聚体流向大团聚体。不同的人为干扰频率、凋落物、植物根系及分泌物等生物量补充水平差异，导致团聚体周转（形成和分解）的不同变化。
团聚体有机碳储量变化与全土有机碳储量变化的关系
造林后全土和团聚体中新老有机碳储量的变化
不同土地利用土壤团聚体系统中有机碳流动示意图
论文第一作者或通讯作者为蓝家程教授，共同第一作者系蓝家程教授指导的2021级硕士研究生王俊贤。该研究得到国家自然科学基金（41601584; 42177446）和贵州省科技计划项目（黔科合[2017]1417）的联合资助。
论文信息：
JiachengLan*, Qixia Long, Mingzhi Huang, Yongxiang Jiang, Ning Hu. Afforestation-induced large macroaggregate formation promotes soil organic carbon accumulation in degraded karst area. Forest Ecology and Management, 2022, 505, 119884.
Junxian Wang#, Jiacheng Lan*#, Qixia Long, Shasha Wang, Xue Qi, Mingzhi Huang. Soil organic carbon transfer in aggregates subjected to afforestation in karst region as indicated by13C natural abundance. Forest Ecology and Management, 2023, 531, 120798.
全文链接：
https://doi.org/10.1016/j.foreco.2021.119884
https://doi.org/10.1016/j.foreco.2023.120798
