石灰岩丘陵区乔灌混交植被恢复策略显著提升植物源碳对土壤有机碳的贡献

本研究针对石灰岩丘陵区植被恢复中土壤碳汇机制不清的问题，通过对比乔灌混交林与纯林的植物源碳（木质素酚类）和微生物源碳（氨基糖）差异，发现混交策略使植物源碳含量提升40.41-73.46%，其SOC贡献率增加4.98-10.18%，而微生物源碳贡献率下降1.05-9.39%。该成果为石灰岩生态修复提供了碳汇增强的理论依据，发表于《Agriculture, Ecosystems & Environment》。

　　

在全球气候变化背景下，土壤作为陆地生态系统最大的活性碳库，其固碳能力备受关注。石灰岩丘陵区因土壤贫瘠、保水性差，植被恢复面临严峻挑战。尽管乔灌混交林已被证实能提升土壤有机碳(SOC)储量，但植物源碳（如木质素）与微生物源碳（如氨基糖）在其中的动态变化机制仍不明确。这一认知缺口直接制约着石灰岩区碳汇型植被恢复策略的优化。

为破解这一难题，江苏某研究团队在徐州赵疃林场建立实验基地，选取2012年营造的两种乔灌混交林（元宝枫×女贞、黄连木×火棘）及其对应纯林，采用木质素酚类标记植物源碳、氨基糖标记微生物源碳（包括真菌残体碳FNC和细菌残体碳BNC），结合土壤理化性质与微生物群落分析，系统探究了不同恢复策略对碳组分的影响机制。

关键方法
研究通过0-20 cm土层采样，测定木质素酚类（V型/S型酚酸醛比(Ad/Al)^V/S）和氨基糖（葡萄糖胺GlcN、胞壁酸MurA等）含量；同步分析土壤容重、全氮磷、细根生物量(FR-L/N)、真菌/细菌Chao1多样性指数(F/B-Chao1)、β-葡萄糖苷酶活性等驱动因子；采用方差分析与结构方程模型解析关键影响因素。

研究结果

1. 氨基糖、FNC、BNC与微生物源碳差异
混交林显著提升微生物源碳组分：0-10 cm土层中，元宝枫混交林(ApLq)的氨基糖、FNC、BNC含量较纯林(Ap)分别增加14.60%、3.48%、12.70%；黄连木混交林(PcPf)的对应指标比纯林(Pc)提升37.97%、54.11%、40.74%。微生物源碳对SOC的贡献率却下降9.39%（ApLq）和1.05%（PcPf），暗示其周转速率加快。

2. 乔灌混交与纯林对氨基糖和微生物源碳的影响机制
混交林通过降低土壤容重（提升孔隙度）、增加细根生物量（FR-L/N）和真菌多样性（F-Chao1），促进微生物活性（β-葡萄糖苷酶活性提升1.8倍），从而加速微生物残体积累。但微生物源碳因更易被矿化，其SOC贡献率反而降低。

3. 植物源碳的突出作用
混交策略使元宝枫和黄连木混交林的植物源碳含量激增73.46%和40.41%，其SOC贡献率分别提升10.18%和4.98%。木质酚类通过不可逆矿物吸附直接稳定于土壤中，而混交林更高的凋落物多样性（如女贞落叶富含蜡质）进一步强化了这一过程。

结论与意义
该研究首次揭示石灰岩丘陵区乔灌混交策略通过"双路径"调控SOC：一方面降低土壤容重、提升氮磷有效性，促进微生物源碳生成；另一方面通过高木质素输入增强植物源碳的矿物结合。值得注意的是，植物源碳对SOC增量的贡献远超微生物源碳，颠覆了传统认为微生物残体主导长期碳稳定的观点。

这一发现为石灰岩生态修复提供了明确路径：选择木质素含量高的树种（如元宝枫）与固氮灌木（如女贞）混交，可协同提升碳汇功能。研究由江苏省碳达峰碳中和科技创新专项（BE2022420）资助，成果对全球岩溶区碳中和实践具有指导价值。