温带森林采伐后自然恢复过程中土壤有机碳库与团聚体稳定性的动态耦合机制

针对森林恢复中土壤碳汇机制不清的科学问题，研究人员通过时间序列分析（20-61年）揭示了温带次生林自然恢复过程中土壤有机碳（SOC）组分（POC/MAOC）与团聚体稳定性的协同演变规律，发现凋落物输入驱动颗粒有机碳（POC）主导SOC增长（R61阶段较R20提升66.4%），而菌根分泌物（GRSP）和细根性状是团聚体稳定性（MWD提升117.5%）的关键驱动因子，为天然林碳汇管理提供了理论依据。

　　

森林作为地球重要的碳汇，其恢复过程对缓解气候变化至关重要。然而，采伐后的天然次生林如何重建土壤碳库功能？土壤团聚体与有机碳的互作机制是什么？这些科学问题直接关系到全球森林碳汇潜力的准确评估。东北林业大学的研究团队以我国东北温带森林为研究对象，通过对比20年（R20）、32年（R32）、47年（R47）、61年（R61）次生林及原始林（PF）的时间序列样本，在《CATENA》发表了揭示土壤碳-团聚体协同恢复机制的重要成果。

研究采用空间替代时间法，在丰林国家级自然保护区（48°N, 129°E）选取5个恢复阶段的样地。关键技术包括：湿筛法测定团聚体粒径分布、重铬酸钾氧化法测定SOC组分（POC和MAOC）、 Bradford法检测球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP），并结合根系扫描仪量化细根形态参数。

【SOC组分动态】研究发现SOC增长呈现"先快后慢"特征：R61阶段SOC含量较R20提升66.4%，但仅达原始林的72.1%。POC增速显著高于MAOC（R61阶段POC增加133.9% vs MAOC增加49.2%），印证了凋落物输入（R61较R20增加153.9%）是POC积累的主要驱动力。值得注意的是，MAOC在R47后出现饱和趋势，表明矿物结合位点可能成为长期碳汇的限制因子。

【团聚体稳定性演化】>1 mm大团聚体比例随恢复年限线性增加（R61达PF的90.1%），平均重量直径（MWD）在R61阶段较R20提升109.9%。研究首次证实细根比根长（SRL）与易提取球囊霉素（EE-GRSP）的协同作用是关键机制——细根网络提供物理缠绕框架，而GRSP作为"生物胶水"通过疏水作用稳定微团聚体。

【碳-团聚体耦合机制】宏团聚体（>250 μm）中POC占比达62-73%，证实大团聚体是活性碳的主要"保险箱"。有趣的是，SOC含量与MWD呈显著正相关（R²=0.82），表明碳积累与团聚体发育存在正反馈：POC促进大团聚体形成，而团聚体物理保护又延缓POC分解。

该研究创新性地构建了"凋落物-POC-团聚体"的级联效应模型，揭示天然林恢复的碳汇优势源于生物驱动（vs人工林的化学驱动）的持续碳输入。发现MAOC饱和现象为评估温带森林碳汇潜力提供了临界值参考，而GRSP-细根互作机制的阐明为退化森林的菌根接种技术开发指明了方向。这些发现不仅深化了对土壤碳稳定化机理的认识，更为《巴黎协定》框架下的森林碳汇计量提供了科学依据。