前沿進(jìn)展 |白永飛研究員團(tuán)隊(duì)在Science上發(fā)表草地土壤碳固存綜述文章
研究背景
世界草地總面積52.5億公頃,占地球陸地總面積的40.5%(不包括格陵蘭島和南極)。草地具有極其重要的生態(tài)功能和生產(chǎn)功能,儲(chǔ)存了全球陸地生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)碳總量的34%,其中約90%的碳儲(chǔ)存在植物根系和土壤中。因此,厘清草地土壤有機(jī)碳形成、周轉(zhuǎn)和穩(wěn)定性維持與調(diào)控機(jī)制,提出基于自然的氣候變化解決方案,提升生態(tài)系統(tǒng)保碳增匯能力,對(duì)于保障全球生態(tài)安全和食物安全,實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要的意義。

草地土壤有機(jī)碳形成、周轉(zhuǎn)和穩(wěn)定性維持與調(diào)控機(jī)制
中國(guó)植物學(xué)會(huì)理事、中科院植物所白永飛研究員和美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)的M. Francesca Cotrufo教授合作發(fā)表研究綜述,綜述基于微生物在土壤有機(jī)碳形成和持久性中起關(guān)鍵作用這一新范式,提出了植物多樣性通過(guò)影響地上和地下生物量分配、凋落物和根系分泌物碳輸入,調(diào)控土壤微生物體內(nèi)轉(zhuǎn)化、體外修飾和微生物殘?bào)w續(xù)埋過(guò)程,進(jìn)而調(diào)控礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)和顆粒態(tài)有機(jī)質(zhì)的形成、積累和持久性的概念框架。
科研人員整合分析了大陸尺度不同草地類(lèi)型微生物殘?bào)w碳對(duì)土壤總有機(jī)碳的相對(duì)貢獻(xiàn),以及全球尺度真菌、細(xì)菌和總微生物殘?bào)w碳與降水量的關(guān)系,系統(tǒng)梳理了氣候變化、火燒和放牧對(duì)草地土壤礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)、顆粒態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳儲(chǔ)量的影響及其環(huán)境依賴(lài)性,定量分析了恢復(fù)生物多樣性、輪牧、長(zhǎng)期施肥、種植豆科牧草、退耕還草等管理措施對(duì)增加土壤碳固存的貢獻(xiàn)。在全球和區(qū)域尺度,估算了退化草地恢復(fù)、優(yōu)化放牧地管理和牧場(chǎng)中種植豆科植物的增匯潛力。在此基礎(chǔ)上,綜述提出了未來(lái)草地生態(tài)系統(tǒng)保碳增匯基礎(chǔ)研究與技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域和行動(dòng)方案。
未來(lái)研究中,需要進(jìn)一步厘清各種草地管理措施的碳固存潛力及其不確定性和環(huán)境依賴(lài)性,揭示這些措施在生物多樣性保護(hù)、氣候變化減緩和食物生產(chǎn)方面產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)和權(quán)衡。需要采取行動(dòng)包括:1)恢復(fù)各類(lèi)退化草地;2)改進(jìn)放牧地管理;3)合理配置草地的生態(tài)-生產(chǎn)功能;4)保護(hù)草地生物多樣性;5)牧場(chǎng)和人工草地中種植豆科植物;6)改善草地施肥管理;7)避免草地轉(zhuǎn)化為農(nóng)田、林地和其它用地。
該研究綜述8月5日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Science上。植物所白永飛研究員為第一作者和通訊作者。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目和中科院美麗中國(guó)A類(lèi)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)的資助。

個(gè)人簡(jiǎn)介
白永飛研究員
白永飛研究員主要從事草地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的維持機(jī)制,植物功能性狀、功能多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多功能性之間關(guān)系等方面的研究。相關(guān)研究成果發(fā)表在Science、Nature、Ecology、Global Change Biology等國(guó)際主流期刊上。

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