地球環(huán)境研究所在青藏高原高寒草甸禁牧恢復的土壤固碳機制研究中取得新進展

青藏高原被譽為“世界屋脊”，其廣袤的高寒草甸不僅是重要的生態(tài)屏障，更是陸地生態(tài)系統中巨大的碳儲庫。然而，長期過度放牧導致草地退化、土壤碳流失，嚴重威脅區(qū)域生態(tài)安全。為恢復退化草地，禁牧成為普遍采用的管理措施，但其對土壤碳儲存的長期效果與機制一直不甚明確。

在青海省海北藏族自治州海北草原生態(tài)監(jiān)測站，研究人員通過設立包含持續(xù)放牧、禁牧6年與禁牧14年的長期定位對比實驗，結合土壤碳組分與植物-微生物生物標志物分析，系統揭示了高寒草甸土壤碳庫對禁牧的響應（圖1）。

研究表明：禁牧6年后，顆粒態(tài)有機碳儲量下降41%，而礦物結合態(tài)有機碳儲量增加49%，土壤總碳庫實現凈增長。這主要是因為地上植被恢復與土壤微生物活動增強，促進了植物碳向微生物殘體碳的轉化與積累。然而，禁牧14年后，顆粒態(tài)有機碳儲量進一步減少70%，礦物結合態(tài)有機碳儲量卻不再增加，土壤總碳庫趨于停滯。長期禁牧可能因養(yǎng)分（如氮、磷）循環(huán)受限，抑制了微生物生物量與殘體持續(xù)形成，導致穩(wěn)定碳庫的積累難以維持（圖2）。

該研究表明，僅依賴長期禁牧并非提升土壤碳儲量的普適性策略。在生態(tài)治理中，需建立更為精細化、動態(tài)化的管理視角：短期禁牧可有效促進植被恢復與土壤碳的初期固存；而為實現草地的長期健康與功能穩(wěn)定，則應探索適度、科學的放牧管理機制，以維持土壤養(yǎng)分循環(huán)與微生物活性，最終推動生態(tài)保護與碳匯功能之間的可持續(xù)協同。

相關成果發(fā)表于農業(yè)綜合性和生態(tài)學領域知名期刊Agriculture, Ecosystems and Environment（中科院1區(qū)，TOP期刊）。該研究由中國科學院地球環(huán)境研究所博士后周嘉聰為第一作者，陳驥研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金（32301405, 32471685）、陜西省博士后項目（2024BSHYDZZ018）及陜西省杰青項目（2024JC-JCQN-32）共同資助。

Zhou J., Liu S., van Groenigen K.J., Mueller C.W., Ochoa-Hueso R., Fanin N., Ren Z., Zhang Y., Ma Y., Sun S., Hu J., Zhang Y., Yahdjian L., Wanek W., Olesen J.E., Kuzyakov Y., Liu J., Chen J., 2026. Contrasting responses of particulate and mineral-associated organic carbon stocks to grazing exclusion in an alpine meadow.?Agriculture, Ecosystems & Environment, 400: 110227.

https://doi.org/10.1016/j.agee.2026.110227

圖1. 禁牧實驗設計及不同處理下土壤有機碳組分儲量與比值的變化

圖2. 禁牧對土壤有機碳組分儲量影響的概念圖