刺槐-油松混交林的协同效应增强32年煤矿废弃地土壤碳固存与微生物功能潜力

《Ecological Economics》：Synergistic effects of mixed Robinia- Pinus plantations enhance soil carbon sequestration and microbial functional potential in a 32-year-old reclaimed coal mine

本研究通过32年长期观测，揭示了刺槐-油松混交林通过"高输入-高周转"模式显著提升土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）及微生物生物量碳氮（MBC/MBN），并利用高通量qPCR技术证实其同时富集碳降解（如淀粉、木质素分解）与碳固存功能基因，为矿区生态修复提供了基因层面的机制解释。

　　

研究亮点

不同造林模式显著改变土壤碳固存和理化性质

经过32年的生态修复，五种造林模式展现出截然不同的土壤碳固存能力（见表1）。刺槐-油松混交林（M-CB）表现出卓越的土壤资本积累能力——其0-20厘米土层的土壤有机碳（SOC）储量显著高于其他四种林分（P < 0.05）。相比之下，阔叶混交林（M-B）和油松纯林（PT）的碳固存效率相对较低。

"高输入-高周转"范式：解析刺槐-油松林高碳储存与高碳矿化的协同机制

我们的结果表明，M-CB林分构建的土壤环境远超任何纯林或其他混交模式。这种优越性的机制是多尺度的协同作用：在生态系统层面，速生的刺槐提供富含氮的易分解凋落物，而慢生的油松则贡献顽固性凋落物，这种组合创造了"高输入-高周转"的动态循环。有趣的是，这个碳库系统不仅储量丰富，其碳矿化潜力和酶活性（β-1,4-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶）也最高，说明这是一个高代谢活性的系统。

结论

这项长达32年的对比研究证实，刺槐-油松混交林是通过多尺度协同作用实现生态修复的最优方案：在生态系统层面形成养分互补循环，在土壤微生物层面同步提升碳降解（如淀粉、木质素分解）与碳固存功能基因丰度，最终构建出高活性、高碳汇的土壤系统。该研究为矿区植被恢复提供了基因层面的理论依据。