近期，林學(xué)院高鵬教授課題組在期刊《Science of the Total Environment》和《Journal of Environmental Management》連續(xù)發(fā)表兩篇科研論文，在海岸帶防護(hù)林土壤碳庫(kù)變化的影響機(jī)制方面取得新進(jìn)展。
森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫(kù)，防護(hù)林建設(shè)是提高森林土壤固碳能力的有效方法，對(duì)緩解全球氣候變化和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)國(guó)家戰(zhàn)略均具有重要意義。海岸帶防護(hù)林是我國(guó)防護(hù)林體系的重要組成部分，近年來(lái)，由于一些重大林業(yè)工程的實(shí)施，海岸帶防護(hù)林面積持續(xù)增加，但是部分防護(hù)林因初始造林密度過(guò)高，加之缺乏科學(xué)的經(jīng)營(yíng)管理，森林質(zhì)量和生態(tài)功能低下。因此，精準(zhǔn)提升海岸帶防護(hù)林質(zhì)量和固碳能力，受到普遍關(guān)注。
進(jìn)展1：在期刊《Science of the Total Environment》發(fā)表了題為“The effect of thinning intensity on the soil carbon pool mediated by soil microbial communities and necromass carbon in coastal zone protected forests”的研究論文，博士研究生張子胥為第一作者，博士研究生郝茗為共同第一作者，高鵬教授為通訊作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為該研究成果的第一完成單位。
該研究以青島市撫育間伐后的防護(hù)林土壤為研究對(duì)象，利用16S rRNA和ITS基因測(cè)序研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化，采用微生物殘?bào)w碳生物標(biāo)志物（氨基糖）研究微生物殘?bào)w碳含量變化。研究發(fā)現(xiàn)，撫育間伐是提高海岸帶防護(hù)林土壤碳庫(kù)穩(wěn)定性的有效手段，且碳庫(kù)穩(wěn)定的提升由微生物殘?bào)w碳介導(dǎo)；而撫育間伐條件下的微生物殘?bào)w碳變化則主要與微生物核心菌門(mén)的相對(duì)豐度變化密切關(guān)。此外，在該機(jī)制下，細(xì)菌和真菌殘?bào)w碳具有不同的積累途徑，因此，在研究海岸帶防護(hù)林土壤碳庫(kù)時(shí)有必要區(qū)分它們。
圖1. 撫育間伐條件下土壤微生物群落及其殘?bào)w碳變化
圖2. 撫育間伐影響土壤碳庫(kù)及其穩(wěn)定性的最終結(jié)構(gòu)方程模型
這些結(jié)果使我們能夠以防護(hù)林的撫育間伐為例，加深對(duì)土壤微生物群落及其殘?bào)w碳影響土壤碳庫(kù)穩(wěn)定性機(jī)制的理解，為促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)中的土壤碳封存提供新的思路；同時(shí)，為海岸帶防護(hù)林森林質(zhì)量與固碳功能提升及其經(jīng)營(yíng)措施的制定提供理論依據(jù)和科技支撐。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163492
進(jìn)展2：在期刊《Journal of Environmental Management》發(fā)表了題為“Effects of vegetation and terrain changes on spatial heterogeneity of soil C-N-P in the coastal zone protected forests at northern China”的研究論文，博士研究生張子胥為第一作者，高鵬教授為通訊作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為該研究成果的第一完成單位。
該研究選擇青島市的防護(hù)林土壤為研究對(duì)象，采集了麻櫟（QAC）、黑松（PTP）、麻櫟-黑松混交林（QP）和板栗（CMB）林等39份土壤樣品，對(duì)其表層（0-20cm）土壤C-N-P的空間異質(zhì)性及其影響研究表明，土壤C-N-P呈中等程度變異，土壤C-N-P均表現(xiàn)出較強(qiáng)的空間自相關(guān)，范圍分別為224 m、229 m和282 m，均大于200 m的采樣尺度；土壤C-N-P含量均在CMB顯示出大面積的極低值區(qū)域。結(jié)果表明，將植被和地形因子作為協(xié)變量應(yīng)用于土壤C-N-P的空間預(yù)測(cè)可以顯著提高預(yù)測(cè)精度。進(jìn)一步明確了影響海岸帶生態(tài)脆弱區(qū)海岸帶防護(hù)林土壤C-N-P空間異質(zhì)性的因素主要為NDVI和地形因子變化。
圖3. 海岸帶防護(hù)林基于普通克里格法和普通協(xié)克里格法的SOC、TN和TP空間預(yù)測(cè)
綜上所述，作者認(rèn)為有必要選擇適當(dāng)?shù)沫h(huán)境因子（植被和地形）作為協(xié)變量，對(duì)海岸帶生態(tài)脆弱區(qū)防護(hù)林土壤的SOC、TN和TP進(jìn)行空間預(yù)測(cè)。本研究將有助于我們了解海岸帶生態(tài)脆弱區(qū)造林后土壤C-N-P的積累和空間分布規(guī)律，為海岸帶生態(tài)脆弱地區(qū)防護(hù)林建設(shè)與質(zhì)量提升提供理論和科技支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115472
上述研究均得到了山東省林業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目和國(guó)家林業(yè)和草原局林業(yè)科技創(chuàng)新平臺(tái)項(xiàng)目的資助。
編 輯：萬(wàn) 千
審 核：賈 波
