近期，林學(xué)院高鵬教授課題組在期刊《Science of the Total Environment》和《Journal of Environmental Management》連續(xù)發(fā)表兩篇科研論文，在海岸帶防護(hù)林土壤碳庫變化的影響機(jī)制方面取得新進(jìn)展。
森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫，防護(hù)林建設(shè)是提高森林土壤固碳能力的有效方法，對緩解全球氣候變化和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)國家戰(zhàn)略均具有重要意義。海岸帶防護(hù)林是我國防護(hù)林體系的重要組成部分，近年來，由于一些重大林業(yè)工程的實(shí)施，海岸帶防護(hù)林面積持續(xù)增加，但是部分防護(hù)林因初始造林密度過高，加之缺乏科學(xué)的經(jīng)營管理，森林質(zhì)量和生態(tài)功能低下。因此，精準(zhǔn)提升海岸帶防護(hù)林質(zhì)量和固碳能力，受到普遍關(guān)注。
進(jìn)展1：在期刊《Science of the Total Environment》發(fā)表了題為“The effect of thinning intensity on the soil carbon pool mediated by soil microbial communities and necromass carbon in coastal zone protected forests”的研究論文，博士研究生張子胥為第一作者，博士研究生郝茗為共同第一作者，高鵬教授為通訊作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為該研究成果的第一完成單位。
該研究以青島市撫育間伐后的防護(hù)林土壤為研究對象，利用16S rRNA和ITS基因測序研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化，采用微生物殘體碳生物標(biāo)志物（氨基糖）研究微生物殘體碳含量變化。研究發(fā)現(xiàn)，撫育間伐是提高海岸帶防護(hù)林土壤碳庫穩(wěn)定性的有效手段，且碳庫穩(wěn)定的提升由微生物殘體碳介導(dǎo)；而撫育間伐條件下的微生物殘體碳變化則主要與微生物核心菌門的相對豐度變化密切關(guān)。此外，在該機(jī)制下，細(xì)菌和真菌殘體碳具有不同的積累途徑，因此，在研究海岸帶防護(hù)林土壤碳庫時有必要區(qū)分它們。
圖1. 撫育間伐條件下土壤微生物群落及其殘體碳變化
圖2. 撫育間伐影響土壤碳庫及其穩(wěn)定性的最終結(jié)構(gòu)方程模型
這些結(jié)果使我們能夠以防護(hù)林的撫育間伐為例，加深對土壤微生物群落及其殘體碳影響土壤碳庫穩(wěn)定性機(jī)制的理解，為促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)中的土壤碳封存提供新的思路；同時，為海岸帶防護(hù)林森林質(zhì)量與固碳功能提升及其經(jīng)營措施的制定提供理論依據(jù)和科技支撐。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163492
進(jìn)展2：在期刊《Journal of Environmental Management》發(fā)表了題為“Effects of vegetation and terrain changes on spatial heterogeneity of soil C-N-P in the coastal zone protected forests at northern China”的研究論文，博士研究生張子胥為第一作者，高鵬教授為通訊作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為該研究成果的第一完成單位。
該研究選擇青島市的防護(hù)林土壤為研究對象，采集了麻櫟（QAC）、黑松（PTP）、麻櫟-黑松混交林（QP）和板栗（CMB）林等39份土壤樣品，對其表層（0-20cm）土壤C-N-P的空間異質(zhì)性及其影響研究表明，土壤C-N-P呈中等程度變異，土壤C-N-P均表現(xiàn)出較強(qiáng)的空間自相關(guān)，范圍分別為224 m、229 m和282 m，均大于200 m的采樣尺度；土壤C-N-P含量均在CMB顯示出大面積的極低值區(qū)域。結(jié)果表明，將植被和地形因子作為協(xié)變量應(yīng)用于土壤C-N-P的空間預(yù)測可以顯著提高預(yù)測精度。進(jìn)一步明確了影響海岸帶生態(tài)脆弱區(qū)海岸帶防護(hù)林土壤C-N-P空間異質(zhì)性的因素主要為NDVI和地形因子變化。
圖3. 海岸帶防護(hù)林基于普通克里格法和普通協(xié)克里格法的SOC、TN和TP空間預(yù)測
綜上所述，作者認(rèn)為有必要選擇適當(dāng)?shù)沫h(huán)境因子（植被和地形）作為協(xié)變量，對海岸帶生態(tài)脆弱區(qū)防護(hù)林土壤的SOC、TN和TP進(jìn)行空間預(yù)測。本研究將有助于我們了解海岸帶生態(tài)脆弱區(qū)造林后土壤C-N-P的積累和空間分布規(guī)律，為海岸帶生態(tài)脆弱地區(qū)防護(hù)林建設(shè)與質(zhì)量提升提供理論和科技支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115472
上述研究均得到了山東省林業(yè)科技創(chuàng)新項目和國家林業(yè)和草原局林業(yè)科技創(chuàng)新平臺項目的資助。
編 輯：萬 千
審 核：賈 波
