植物入侵影響熱帶珊瑚島土壤碳庫機制獲揭示

中國科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)團隊在國家重點研發(fā)計劃項目和國家自然科學(xué)基金項目等資助下，以我國西沙群島的熱帶珊瑚島為對象，研究揭示了植物入侵影響熱帶珊瑚島土壤碳庫機制。相關(guān)成果近日發(fā)表于《生物多樣性》（Biological Diversity）。

外來植物入侵對熱帶珊瑚島嶼土壤有機碳和無機碳庫的影響。研究團隊供圖

論文第一作者、中國科學(xué)院華南植物園博士后李騰騰表示，土壤碳庫包括有機碳庫和無機碳庫兩部分。由于有機碳周轉(zhuǎn)時間相對較短、對環(huán)境變化更為敏感、調(diào)控潛力大，相關(guān)研究多關(guān)注土壤有機碳。這導(dǎo)致土壤無機碳在堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性強和周轉(zhuǎn)時間長的作用往往被忽視。

土壤有機碳和無機碳可以相互轉(zhuǎn)化，相互影響，土壤無機碳的積累過程同樣對陸地碳循環(huán)乃至全球碳平衡至關(guān)重要。在熱帶珊瑚島生態(tài)系統(tǒng)中，土壤富含大量無機碳。外來植物入侵導(dǎo)致本地植物群落生物量減少，降低植物源有機碳的輸入，這為研究外來植物入侵如何影響土壤有機碳和無機碳的動態(tài)變化提供了獨特的機會。

盡管植物入侵已被證明會對土壤碳輸入和輸出產(chǎn)生深遠影響，但其對土壤有機碳與無機碳的相互作用尚缺乏清晰認(rèn)識。因此，理解植物入侵影響土壤有機碳-無機碳平衡的內(nèi)在機制，對于熱帶珊瑚島生態(tài)系統(tǒng)保護與恢復(fù)具有重要的科學(xué)意義。

研究人員以我國西沙群島的熱帶珊瑚島為對象，研究了無根藤、飛機草和孿花蟛蜞菊等3種入侵植物對土壤有機碳庫和無機碳庫的影響。研究發(fā)現(xiàn)：外來植物入侵顯著降低了本地植被地上和地下生物量，但土壤總碳儲量并未顯著變化，主要由于土壤無機碳的增加在一定程度上抵消了土壤有機碳的減少。

此外，外來植物入侵降低了微生物源碳（氨基糖和球囊霉素相關(guān)土壤蛋白）的濃度，但這些微生物源碳對土壤有機碳的貢獻在濕季會有所增加；植物入侵對土壤碳庫的影響受入侵植物物種和采樣季節(jié)的共同調(diào)控，土壤總氮和總磷含量是關(guān)鍵影響因素。

“該研究結(jié)果為熱帶海島為應(yīng)對外來植物入侵和保護修復(fù)提供了新的科學(xué)依據(jù)?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、中國科學(xué)院華南植物園研究員劉占鋒表示，該研究闡明了外來植物入侵影響土壤碳庫的機制，土壤無機碳的增加雖能部分抵消土壤有機碳的損失，但土壤有機碳的多功能性卻是無機碳無法替代的，尤其是在養(yǎng)分循環(huán)和水分保持方面。

據(jù)介紹，未來研究需要進一步監(jiān)測不同環(huán)境條件下土壤有機碳和無機碳的長期變化動態(tài)，深入理解植物-微生物相互作用對土壤碳固存的影響，進而為熱帶島嶼保護、恢復(fù)與管理提供科技支撐。