为满足干旱地区日益增长的人口需求，全球范围内的绿洲面积在不断扩张，由此形成了广泛的荒漠-绿洲过渡带。由于其生态结构的简单性和恶劣的风沙环境，荒漠-绿洲过渡带更容易受到人类活动的影响。将天然荒漠地转变为灌木林地是保障绿洲生态安全的重要举措，也是增加荒漠生态系统有机碳(OC)固持的重要途径。土壤微生物是土壤碳过程的关键驱动者，然而在极端干旱区灌木造林下的微生物群落结构、土壤OC及碳(C)流动过程尚不清楚。
针对上述问题，中国科学院新疆生态与地理研究所曾凡江研究员团队，在塔克拉玛干沙漠南缘，利用“空间换时间”法，研究了不同造林年限（3, 7, 10年）的多枝柽柳人工林0-100 cm中土壤微生物、土壤和团聚体OC含量及C流动过程。结果表明：结果表明，与未CK(未开垦荒漠地)相比，在3年或7年的林分中，土壤OC、硝态氮、可利用磷和钾含量平均分别显著增加了60%、852%、72%和299%。古菌和细菌群落组成受到造林的显著影响；它们的α-多样性在造林后分别增加了5.9%和11.1%，并呈现出单峰模式。相比之下，真菌的α-多样性和群落组成在造林期间没有明显变化。有效钾对土壤微生物群落组成的影响大于土壤有机碳和其他养分的影响。本研究以“Soil microbial community dynamics in response to Tamarix ramosissima afforestation in desert lands: Metagenomic insights”为题表于Land Degradation & Development。中国科学院新疆生态与地理研究所张志浩助理研究员为该论文的第一作者，曾凡江研究员为通讯作者。
图1 不同造林年限下的土壤古菌、细菌和真菌的多样性
图2 不同造林年限下的土壤古菌、细菌和真菌群落组成的驱动因素
造林和土壤深度对团聚体体和大体积土壤OC的分布有显著影响。与CK相比，造林3年、7年和10年后，0-100 cm土层的土壤OC储量分别增加了 2.97、5.34 和 1.67 Mg·ha-1。造林减少了微团聚体的形成，但提高了土壤中粉砂+粘土的比例。与微团聚体和粉砂+粘土颗粒相比，大团聚体含有更多的OC，但土壤固碳主要依赖于微团聚体中OC的积累。微团聚体碳在沙漠生态系统中既是“源”又是“汇”。在7年的植树造林过程中，随着土壤深度的增加，微团聚体中的δ13C也在减少，表明底土中的碳更为古老。土壤中大量OC储量的变化主要受铵态氮、硝态氮和全氮的调节。研究结果表明，在荒漠生态系统中建立和发展防风固沙林可以通过影响土壤容重和团聚体来提高SOC固碳能力。
图3 不同造林年限和土壤深度下不同团聚体粒径之间的碳流动路径
图4 造林对团聚体和块状土壤有机碳固存的影响
相关研究以“Microaggregates regulate the soil organic carbon sequestration and carbon flow of windproof sand fixation forests in desert ecosystems”为题表于Catena。中国科学院新疆生态与地理研究所博士生赵广兴为该论文的共同第一作者，曾凡江研究员与和张志浩助理研究员为共同通讯作者。
以上研究得到了国家重点研发项目(2022YFF1302504)的支持。
文章链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ldr.5210
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0341816224005174
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