植被丧失与土壤侵蚀强度对黄土高原土壤碳动态的景观分异效应及调控机制

本研究通过野外实验揭示植被丧失与土壤侵蚀强度对土壤有机碳（SOC）动态的交互影响。结果表明，植被移除导致SOC显著下降（0.63%），并降低土壤酶活性，这些效应在表层土壤（0–10 cm）、中度侵蚀强度及北部侵蚀区（如绥德）最为显著。沉积区对植被移除的响应较弱。结构方程模型表明，侵蚀区SOC损失主要受酶活性抑制驱动，而沉积区受养分化学计量调控。研究强调了植被恢复与侵蚀协同治理对稳定脆弱区土壤碳库的重要性。

　　

Highlight

植被丧失加剧土壤碳流失及景观部位的功能分异

我们的研究结果揭示了所有研究点侵蚀区和沉积区之间一致的生物地球化学差异。侵蚀区表现出比沉积区更高浓度的土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和酶活性（CBH, BG, LAP）。这种模式可能反映了侵蚀易发区微生物周转加快和更多可溶性有机质的输入，这些地区的表层扰动暴露了新鲜基质如植物凋落物和根系分泌物。相比之下，沉积区以物理保护机制为主，例如矿物结合有机质（MAOM）的积累，这虽然可能增强碳的持久性，但也限制了微生物的可及性和酶促转化。植被移除显著降低了侵蚀区的SOC（平均减少0.63%），但在沉积区的影响较弱，突显了地貌背景在调节碳对干扰响应中的重要性。

Conclusion

我们的研究强调，植被丧失和土壤侵蚀通过放大微生物和功能干扰共同 destabilize（ destabilize ）SOC，特别是在易侵蚀景观中。这些效应在表层土壤、中度侵蚀条件下以及植被在侵蚀区起着关键缓冲作用的北部点最为显著。而沉积区保持较弱的响应。植被丧失使侵蚀区的SOC控制从侵蚀强度转向气候，而在沉积区，养分化学计量（C:N:P）的作用变得更加主导。这些发现揭示了地貌背景如何调节植被丧失对土壤碳循环的影响，强调了需要针对特定地点的策略来缓解脆弱生态系统中的碳损失。

CRediT authorship contribution statement

Yu Song: 撰写 – 初稿, 形式分析, 概念化。 Yufei Yao: 撰写 – 审阅编辑, 调查。 Weibo Kong: 方法论, 调查。 Liangchen Guo: 验证。 Kaiqiang Bao: 调查。 Liping Qiu: 撰写 – 审阅编辑, 项目管理。 Mingan Shao: 监督。 Xiaorong Wei: 撰写 – 审阅编辑, 项目管理, 数据管理。

Declaration of Competing Interest

作者声明不存在竞争利益。

Acknowledgments

本研究由国家自然科学基金（42277349, 42407469 和 42477347）、国家重点研发计划（2022YFF1302804）、陕西省科协青年人才托举计划（20230216）、中国博士后科学基金会博士后 fellowship 项目（GZB20230593）以及中国博士后科学基金（2024M752639 和 2025T180694）资助。

Conclusion

我们的研究强调，植被丧失和土壤侵蚀通过放大微生物和功能干扰共同 destabilize（ destabilize ）SOC，特别是在易侵蚀景观中。这些效应在表层土壤、中度侵蚀条件下以及植被在侵蚀区起着关键缓冲作用的北部点（如绥德）最为显著。而沉积区则保持了相对较弱的响应。植被丧失改变了不同地貌区的SOC调控机制：在侵蚀区，主导控制因素从侵蚀强度转变为气候因子；而在沉积区，养分化学计量（C:N:P）的贡献变得更加突出。这些发现揭示了地貌背景如何调节植被丧失对土壤碳循环的影响，强调了需要针对特定地点的策略来缓解脆弱生态系统中的碳损失。