近日，生态与环境学院吴建平课题组在植被恢复和植物根系多样性调控土壤碳过程方面取得新进展。研究成果分别以 “Moderate size diversity of tree roots has largest effect on the carbon loss in tropical soils” 和“A meta-analysis reveals increases in soil organic carbon following the restoration and recovery of croplands in Southwest China”为题在生态学国际知名期刊Functional Ecology（https://doi.org/10.1111/1365-2435.14468）和Ecological Applications（https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/journal/19395582）。
在热带森林生态系统中，关于凋落物分解的研究多集中在地上生物多样性对凋落叶分解和土壤呼吸的影响，而根系多样性对分解的过程及驱动机制尚不充分。本研究选取西双版纳热带雨林21种优势树种的细根，通过设置根系混合0、1、3、6、9、12、15、18和21个物种的梯度处理，每个处理21个重复，进行了360天的培养分解实验，并监测细根质量损失和CO2释放。结果表明随着细根多样性的增加，土壤性质、微生物多样性和真菌生物量呈非线性变化，在9、12和15种混合的中等多样性下，凋落物质量损失和土壤CO2释放量最大；非叠加效应分析也证实这3种混合处理对土壤CO2释放和凋落物质量损失的协同效应大于其它混合处理。此外，凋落物质量损失和土壤CO2释放路径分析表明土壤性质和微生物群落的间接影响大于细根多样性的直接影响。本研究结果表明热带森林细根多样性与凋落物分解和土壤CO2释放有密切关系，强调了全球变化情景下植物多样性在碳循环中的重要性。2020级博士研究生陈德赟为该论文第一作者，吴建平教授为通讯作者。中国科学院西双版纳热带植物园夏尚文副研究员参与了部分研究工作。研究得到国家自然科学基金(No. 31971497, 32371733)和“兴滇英才”等项目资助。
图1 植物细根多样性、细根凋落物分解和土壤CO2释放之间关系示意图
我国的退耕还林工程(GGP)将农田转变为森林和草地，旨在修复和改善生态环境。但西南地区实施退耕还林后土壤有机碳的变化及相关驱动因素尚不明确。课题组基于2000年至2020年间发表的734个观测结果，对西南四省（云南、四川、重庆和贵州）退耕还林后土壤有机碳的响应进行了系统分析，发现退耕还林工程实施后土壤有机碳含量和土壤有机碳储量分别相较于对比农田样地增加了33.73%和22.39%，环境因素（如土壤pH、生态系统类型、实验持续时间、MAT和MAP）影响土壤有机碳的积累效应。同时，从2000-2020年景观类型转换矩阵（LTTM）和净初级生产力（NPP）数据表明区域内增加的森林面积促进净初级生产力可能是土壤有机碳提升的重要因子。本研究证实西南地区的退耕还林有助于国家的碳中和战略。生态与环境学院博士研究生郭子豪为该论文的第一作者，贵州师范学院向仰州副教授为共同第一作者，吴建平教授为论文通讯作者。研究得到了国家重点研发计划(No. 2023YFC2604502)，国家自然科学基金(No. 31971497, 32371733)和云南大学“双一流”等项目资助。
图2 退耕还林对土壤有机碳含量(SOCc，a)、土壤有机碳储量(SOCs，b)的影响
