《Scientific Reports》：Productivity, carbon sequestration and species diversity in virgin and secondary meadow steppes of the Bashkir Cis-Urals
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为探究不同农业利用方式对草甸草原碳积累的影响，研究人员以俄罗斯巴什基尔乌拉尔山西麓原始及次生草甸草原为对象，分析植被与土壤碳特征。发现适度利用利于碳恢复，过度放牧抑制碳积累，地形影响碳分布，为草原碳管理提供科学依据。
草甸草原作为欧亚大陆重要的生态系统，在全球碳循环与生物多样性维持中扮演关键角色。然而，过度放牧、不合理耕作等人为干扰导致其生态功能严重退化，土壤有机碳（SOC）流失、物种多样性下降等问题凸显。如何通过科学管理恢复草原碳汇能力与生态结构，成为全球气候变化背景下的重要课题。俄罗斯巴什基尔联邦研究中心乌拉尔生物研究所与乌法国立石油技术大学的研究团队，针对巴什基尔乌拉尔山西麓的原始与次生草甸草原展开研究，旨在揭示不同农业利用方式及地形条件对碳积累与群落结构的影响机制，相关成果发表于《Scientific Reports》。
研究团队在 “阿斯利 - 库尔” 自然公园内设置 10 个样地，涵盖农田、次生草原（弃耕 20-45 年）和原始草原，采用土壤采样、生物量测定、碳含量分析等技术。通过植物群落调查、根系与地上生物量称重、CHNS 元素分析仪测定碳含量，并结合土壤结构与侵蚀状况分析，系统对比不同利用强度下的生态指标。
植被组成与生产力特征
研究发现，弃耕 20-45 年的次生草原虽在优势物种组成上接近原始草原，但物种多样性较低，草原特有物种比例少，根系生物量仅为原始草原的 60%-100%。原始草原的地上生物量、枯落物（Mortmass）和根系生物量均显著最高，而重度放牧（HG）的次生草原地上生物量最低（58.5±6.3 g/m2），表明过度干扰严重抑制植被生产力。
碳含量与土壤特性
土壤有机碳含量在次生草原中表现出差异：适度利用（如季节性割草 OH、适度放牧 MG）的样地 SOC 含量较高（6.7±0.1%），接近原始草原水平，而重度放牧样地 SOC 显著降低（4.3±0.1%）。地形对碳分布影响显著：坡脚与下部的 SOC 含量（6.7±0.4%、5.5±0.1%）高于中上部（4.4±0.1%、2.8±0.2%），因水蚀导致上部土壤养分流失，砂粒含量增加，细粒养分随径流沉积至坡底。
农业利用与恢复机制
适度放牧（OG）和割草通过促进根系生长与群落结构恢复，加速碳固存；而重度放牧促使群落向耐践踏的蒿草类转变，抑制原生草种再生。尽管次生草原随弃耕时间延长逐渐恢复，但 45 年仍未完全重现原始草原的根系生物量与物种多样性，表明自然恢复进程缓慢，需辅以科学管理。
结论与意义
该研究证实，适度农业利用可推动次生草原向原始群落演替，提升土壤碳储量；过度放牧则通过植被退化与土壤压实加剧碳流失。地形导致的水蚀作用是影响碳空间分布的关键因子，坡地管理需特别关注侵蚀防控。研究结果为干旱半干旱区草原碳汇提升与可持续利用提供了实证依据，对全球变化下的草地生态修复具有重要参考价值。
