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近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所草地土壤健康培育與功能提升團隊揭示，合理圍封恢復(fù)促進(jìn)了半干旱草原碳循環(huán)，并增加了碳固存。該研究為圍封恢復(fù)在促進(jìn)草地恢復(fù)和固碳減排關(guān)鍵調(diào)控機理方面提供理論支持。相關(guān)研究成果發(fā)表在《總環(huán)境科學(xué)》（Science of the Total Environment）上。

地下微生物參與多種循環(huán)過程，諸如碳固定、甲烷代謝和碳降解，并通過限制二氧化碳對大氣的排放，在草地恢復(fù)演替過程中發(fā)揮著重要作用。草地圍封管理措施改變了土壤的物理化學(xué)特性，快速影響微生物群落的組成與功能，并改變了碳循環(huán)等生物地球化學(xué)過程。

然而，在草地恢復(fù)時間序列中，關(guān)于二氧化碳排放和甲烷吸收的時間動態(tài)仍不清楚。該研究通過對不同圍封時間（0年、7年、16年、25年和38年）下的土壤二氧化碳排放和甲烷吸收、二氧化碳和甲烷產(chǎn)生和還原相關(guān)的基因（cbbL、cbbM、chiA和pmoA），以及相關(guān)的微生物群落進(jìn)行系統(tǒng)研究，揭示了半干旱草原土壤二氧化碳排放和甲烷吸收的機制和潛力。研究表明，適當(dāng)?shù)膰饣謴?fù)時間可以顯著改善土壤的理化條件、植被群落和土壤碳循環(huán)。碳循環(huán)功能基因的豐度、二氧化碳排放和甲烷吸收速率隨著圍封時間的延長呈現(xiàn)出單峰模式，在16年達(dá)到峰值，然后在25年到38年之前遞減。這表明圍封時間過長，草地恢復(fù)效果減弱。

碳循環(huán)功能基因和微生物群落的變化主要受地上生產(chǎn)力的影響，并與二氧化碳、甲烷、土壤含水量和土壤有機碳相關(guān)。土壤有機碳含量和pmoA基因豐度的增加導(dǎo)致了地上初級生產(chǎn)力的增加，分別加速了二氧化碳排放和甲烷吸收速率。

研究結(jié)果突出了與碳循環(huán)相關(guān)功能基因在放牧—圍封轉(zhuǎn)化過程中對固碳和土壤肥力的重要調(diào)節(jié)作用，對未來草地管理政策的實施具有重要指導(dǎo)意義。

該研究得到了國家自然基金、國家重點研發(fā)計劃、內(nèi)蒙古自然基金和科技計劃項目的聯(lián)合支持。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164423

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