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青果期刊 | 福建师大:揭示森林恢复对深层土壤碳积累的影响

青果期刊 | 福建师大:揭示森林恢复对深层土壤碳积累的影响 青研之家
2025-11-20
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导读:福建师范大学博士生姜永孟、吕茂奎副研究员和谢锦升教授等近期发表标题为《木质素-微生物尸体碳耦合驱动亚热带森林深层土壤固碳的垂直分层机制》的文章。




研究概要:
    森林恢复是影响全球土壤碳循环的关键过程。然而,关于垂直分层土壤碳动态——尤其是微生物介导的稳定化过程——如何调控恢复生态系统的长期碳汇潜力,目前认知仍存在空白。尽管我们已对亚热带恢复森林的植被演替及表层土壤有机碳动态有较深理解,但以下关键问题仍不明确:(1)在恢复过程中,不同深度土壤中微生物源碳与植物源碳的积累动态及其相互关系如何?(2)生物与非生物因子如何分别调控这些过程? 该研究采集了跨越180年恢复序列的针叶林、针阔混交林、次生常绿阔叶林与老龄常绿阔叶林的全剖面土壤样本(0–100 cm),通过测定微生物残体碳与木质素酚含量,识别出影响表层(0–20 cm)、亚表层(20–60 cm)和深层(60–100 cm)土壤碳固存变化的关键驱动因素。

    研究发现:在长期森林恢复过程中,亚表层与深层土壤对有机碳总储量增加的贡献显著高于表层,这补充了传统上以表层碳库为核心的认知。通过对微生物残体碳与木质素酚的耦合分析发现,与表层相比,亚表层与深层土壤中微生物残体碳与木质素的积累虽相对滞后,但增长趋势更为显著。此外,不同深度土壤碳库的主导调控因子差异明显:表层碳库积累与植物源碳比例呈负相关,而亚表层和深层则与微生物源碳比例呈协同增长关系。这种分层效应由各土层特有的环境条件(如养分限制、矿物保护等)驱动,而非全剖面普适机制。从机制上来说,木质素分布与微生物介导的释放和垂直迁移相关,而深度特异性的养分-微生物相互作用控制着MNC的积累。该研究重新定义了生态修复的策略思维,强调应全面调动土层特异性的生物地球化学过程,为实现全剖面土壤有机碳固存的最大化提供了科学路径。


森林恢复过程中不同深度土壤碳库积累示意图


环境因子对不同深度微生物残体碳和木质素以及碳库的影响




核心PI




吕茂奎

福建师范大学
地理科学学院

简介:
吕茂奎,福建师范大学地理科学学院副研究员,硕士生导师。2019年毕业于福建师范大学获自然地理学博士学位,随后留校作博士后研究,2021年聘为助理研究员,2022年聘为副研究员。


研究及招生方向:
1、森林生态系统过程与全球变化
2、退化生态系统恢复
3、自然地理学与生态学

主要科研项目:

1、国家自然科学基金面上项目(32371659),降雨减少对杉木林根系介导土壤铁结合态有机碳形成的影响机制,2024.01-2027.12,50万元,主持人;

2、福建师范大学高端人才科研启动费,2021.09-2029.09,100万元,主持人;

3、国家自然科学基金青年项目(32001169),降雨减少调控杉木人工林土壤微生物残体碳积累的关键机制,2021.01-2023.12,24万元,主持人;

4、国家自然科学基金重点项目(32030073),亚热带森林恢复过程中植物来源的底物质量对稳定性土壤有机质的影响机制,2021.01-2025.12,289万元,骨干;

5、国家自然科学基金面上项目(42077041),不同施肥模式下旱地红壤自养和异养硝化的特征及其微生物机制2021.01-2024.12,54万元,参与;

6、国家自然科学基金重点项目(31830014),土壤增温对杉木人工林根际激发效应的影响及机理,2019.01-2023.12,265万元,参与;



谢锦升

福建师范大学
地理科学学院


简介:

谢锦升,福建师范大学地理科学学院教授,博士生导师。2005年毕业于北京林业大学水土保持学院获博士学位,2007年前往福建师范大学地理科学学院任教。曾获福建省高等教育教学成果一等奖和二等奖、中国水土保持学会青年科技奖等荣誉。


研究及招生方向:

1、森林生态系统过程与全球变化

2、水土流失与退化生态系统恢复


主要科研项目:

1、国家自然科学基金重点项目(32030073)亚热带森林恢复过程中植物来源的底物质量对稳定性土壤有机质的影响机制,2021-2025,主持;

2、国家自然科学基金面上项目(31870604),外生菌根真菌对退化马尾松林土壤微生物源有机质的调控机制,2019-2022,主持;

3、国家自然科学基金面上项目(31370465),芒萁对退化红壤碳积累的贡献及关键影响机制,2014-2017,主持;

4、福建省科技厅对外合作项目(2019I0010),侵蚀红壤区马尾松林土壤微生物残体有机质提升机制与关键技术研究,2019-2022,主持;

5、国家重点研发计划子课题项目(2016YFD0600204),杉木人工林地下生态过程调控生产力的机制及其对氮沉降和干旱的响应,2016-2021,骨干;


文章信息:


上述研究成果发表于国际权威期刊《Journal of Applied Ecology》。福建师范大学地理科学学院博士研究生姜永孟为文章第一作者,吕茂奎副研究员和谢锦升教授为共同通讯作者该研究得到了国家自然科学基金重点项目和面上项目等资助


论文发表:

Yongmeng Jiang, Maokui Lyu, Yuming Lu, Cui Deng, Jueling Liu, Man Wang, Yusheng Yang, Jinsheng Xie. Lignin–microbial necromass carbon coupling drives the vertical stratification mechanism of deep soil carbon sequestration in subtropical forestsJournal of Applied Ecology.


点击文末“阅读原文”可查看相关原文。














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【声明】内容源于网络
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