全球氣候變化加劇的背景下，深入理解土壤碳固存機(jī)制對(duì)提升陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能及其穩(wěn)定性具有重要意義。溶解性有機(jī)質(zhì)（DOM）和球囊霉素相關(guān)蛋白（GRSP）作為土壤碳庫(kù)的重要組分，在有機(jī)碳的積累與穩(wěn)定過程中扮演關(guān)鍵角色。然而，其在生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期發(fā)展中的分布規(guī)律、變化特征及其調(diào)控機(jī)制仍不明確。中國(guó)科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)任務(wù)團(tuán)隊(duì)選取澳大利亞西南部干熱氣候區(qū)的Jurien Bay與濕冷氣候區(qū)的Warren兩條跨越200萬(wàn)年的海岸沙丘序列為對(duì)象（圖1），系統(tǒng)解析了氣候與成土過程對(duì)DOM與GRSP的變化特征及其對(duì)土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)的影響。
圖1.研究區(qū)域示意圖
DOM的功能轉(zhuǎn)變：從養(yǎng)分供給到碳匯穩(wěn)定
研究團(tuán)隊(duì)采用熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣（EEM）結(jié)合平行因子分析（PARAFAC）技術(shù)，發(fā)現(xiàn)濕冷氣候區(qū)（Warren）的DOM積累水平和腐殖化指數(shù)顯著高于干熱區(qū)（Jurien Bay），表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性。這種差異主要源于植被輸入、碳供給以及土壤環(huán)境的不同。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育的早期階段，DOM濃度較高且富含蛋白類和微生物源組分，為植物和微生物提供了重要的養(yǎng)分來(lái)源；而在退化階段，DOM逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐愿乘岷透焕锼岬确€(wěn)定性成分為主，其功能從促進(jìn)養(yǎng)分周轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向增強(qiáng)碳庫(kù)穩(wěn)定（圖2）。
圖2.可溶性有機(jī)質(zhì)（DOM）隨沙丘生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育演變規(guī)律
GRSP的“逆勢(shì)積累”：長(zhǎng)期養(yǎng)分貧化下的碳積累機(jī)制
研究首次報(bào)道了在叢枝菌根真菌（AMF）生物量下降的情況下，GRSP（特別是EE-GRSP）在古老缺磷土壤中顯著積累的現(xiàn)象。這一“逆勢(shì)積累”現(xiàn)象源于植物通過增加地下碳分配以促進(jìn)AMF生物量的周轉(zhuǎn)，同時(shí)受到土壤酸度、養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量特征及菌根植物多樣性等因素的共同調(diào)控。研究證實(shí)，GRSP顯著促進(jìn)了土壤有機(jī)碳（SOC）的積累和穩(wěn)定性，在長(zhǎng)期養(yǎng)分限制條件下仍發(fā)揮著重要的碳匯功能（圖3）。
圖3.球囊霉素相關(guān)蛋白（GRSP）積累特征及其影響因素
該研究首次揭示了氣候與成土過程在調(diào)控DOM和GRSP積累及其碳匯功能中的差異性機(jī)制，為理解全球變化背景下土壤碳積累與穩(wěn)定的時(shí)空演化提供了新的理論視角。研究成果不僅深化了對(duì)土壤碳循環(huán)機(jī)制的認(rèn)識(shí)，還為海島、海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的碳匯管理與生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐提供了重要的科學(xué)依據(jù)。相關(guān)研究成果已發(fā)表在Catena和Plant and Soil等國(guó)際土壤學(xué)期刊上，中國(guó)科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)任務(wù)團(tuán)隊(duì)博士后牟之建為論文第一作者，劉占鋒研究員為通訊作者，澳大利亞西澳大學(xué)Hans Lambers教授、德國(guó)霍恩海姆大學(xué)Ellen Kandeler教授和韓國(guó)慶尚國(guó)立大學(xué)Benjamin Turner教授參與了部分工作，研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金及廣東省科技計(jì)劃等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.109004
https://doi.org/10.1007/s11104-025-07391-w
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