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

青藏高原被譽(yù)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(tǒng)中巨大的碳儲庫。然而，長期過度放牧導(dǎo)致草地退化、土壤碳流失，嚴(yán)重威脅區(qū)域生態(tài)安全。為恢復(fù)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(jī)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(shè)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(jié)合土壤碳組分與植物-微生物生物標(biāo)志物分析，系統(tǒng)揭示了高寒草甸土壤碳庫對禁牧的響應(yīng)（圖1）。

研究表明：禁牧6年后，顆粒態(tài)有機(jī)碳儲量下降41%，而礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)碳儲量增加49%，土壤總碳庫實現(xiàn)凈增長。這主要是因為地上植被恢復(fù)與土壤微生物活動增強(qiáng)，促進(jìn)了植物碳向微生物殘體碳的轉(zhuǎn)化與積累。然而，禁牧14年后，顆粒態(tài)有機(jī)碳儲量進(jìn)一步減少70%，礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)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(dǎo)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(xì)化、動態(tài)化的管理視角：短期禁牧可有效促進(jìn)植被恢復(fù)與土壤碳的初期固存；而為實現(xiàn)草地的長期健康與功能穩(wěn)定，則應(yīng)探索適度、科學(xué)的放牧管理機(jī)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(hù)與碳匯功能之間的可持續(xù)協(xié)同。

相關(guān)成果發(fā)表于農(nóng)業(yè)綜合性和生態(tài)學(xué)領(lǐng)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(xué)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(xué)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(shè)計及不同處理下土壤有機(jī)碳組分儲量與比值的變化

圖2. 禁牧對土壤有機(jī)碳組分儲量影響的概念圖