短期围封促进青藏高原高寒草地土壤有机碳库积累速率的研究

针对青藏高原高寒草地退化与土壤碳库动态争议问题，研究人员通过34对围封样地网络（Alpine Fence Observation Net）系统研究了围封年限（GE）、土壤深度和草地类型对土壤有机碳积累速率（RSOCs）的影响。发现短期围封（≤10年）显著提升0-10 cm土层RSOCs（2.46 Mg ha?1 yr?1），且与地上生物量（RAGB）和黏粒含量（Rclay）正相关。该研究为高寒草地碳汇管理和围封政策优化提供了科学依据。

　　

青藏高原被誉为“亚洲水塔”，其高寒草地生态系统不仅维系着区域生态安全，还储存了约33.52 Pg（拍克）的土壤有机碳（SOC），占全球土壤碳库的2.5%。然而，过度放牧导致19-60%的草地退化，严重区域SOC储量甚至下降42%。尽管自2003年起实施的围封（Grazing Exclusion, GE）工程试图修复退化草地，但关于GE对SOC积累速率（R_SOCs）的影响长期存在争议——既有研究报道了正效应、负效应甚至无显著影响。这种分歧源于气候条件、草地类型和围封年限的差异，尤其是缺乏对R_SOCs动态的系统评估。为此，兰州大学张梦琪团队联合多所机构，基于覆盖青藏高原的34对围封样地网络，首次量化了不同土层和围封年限下R_SOCs的变化规律，相关成果发表于《Agriculture, Ecosystems & Environment》。

关键技术方法

研究依托“高寒围封观测网”（Alpine Fence Observation Net）的34对围封-放牧对比样地（23处高寒草甸、11处高寒草原），统一采集0-30 cm三层土壤样品，测定SOC含量、容重（BD）、地上/地下生物量（AGB/BGB）及黏粒含量。通过计算ΔC（围封与放牧样地SOC储量差值）与围封年限比值确定R_SOCs，结合分段回归和多元线性回归分析驱动因素。气候数据来自国家青藏高原科学数据中心1 km分辨率数据集。

研究结果

1. 1.

   围封显著提升SOC储量

   围封草地SOC储量（23.94 Mg ha^?1）较放牧草地（15.50 Mg ha^?1）增加54.5%，其中0-10 cm土层增幅最大（58.6%），R_SOCs随土层加深递减（0-10 cm达2.46 Mg ha^?1 yr^?1）。

2. 2.

   围封年限是关键调控因子

   短期围封（≤5年）的R_SOCs显著高于中长期（>5年），分段回归显示R_SOCs在10年后趋于稳定。高寒草甸R_SOCs与围封年限（R²=0.26）、R_AGB和R_clay显著相关，而高寒草原仅与围封年限相关（R²=0.43）。

3. 3.

   草地类型差异显著

   高寒草甸R_SOCs（2.50 Mg ha^?1 yr^?1）高于草原（2.40 Mg ha^?1 yr^?1），且深层土壤差异更明显（20-30 cm草原R_SOCs仅0.64 Mg ha^?1 yr^?1）。

结论与意义

该研究首次揭示短期围封（≤10年）是提升高寒草地R_SOCs的最优策略，其机制包括：（1）植被恢复增加碳输入；（2）微生物活性促进碳转化；（3）黏粒保护碳稳定性。长期围封则因植物多样性下降和碳饱和效应削弱碳汇功能。研究建议对高寒草甸实施轮牧等动态管理，而对恢复缓慢的高寒草原可适当延长围封期。成果为青藏高原“退牧还草”工程优化提供了量化依据，对实现碳中和目标及草地可持续管理具有重要实践价值。