《东北地理所在草地土壤碳库智慧管理研究方面取得重要进展》

  • 来源专题:耕地与绿色发展
  • 编译者: 张毅
  • 发布时间:2025-06-04
  • 草地生态系统是陆地碳循环的重要组成部分,其土壤中储存着全球草地碳汇90%以上的碳量。在全球变化背景下,人类活动导致的土地利用变化已被证实是驱动土壤有机碳(SOC)变化的关键因素,贡献了约25%的全球二氧化碳排放量。然而,通过科学的管理措施,可以有效控制这种碳损失。不同草地利用方式对土壤碳库的影响途径复杂多样。为最大化提升草地生态系统的碳封存潜力,亟需深化对不同利用模式下草地土壤碳库动态的研究。

    近日,中国科学院东北地理所盐碱地资源与利用学科组在生态学期刊《Ecological Processes》上发表了题为上发表了题为“Towards smart soil carbon pool management of grassland: a bibliometric overview from past to future”的研究论文。该研究运用文献计量学方法,系统梳理了从1991年到2024年在Web of Science数据库中发表的2151篇相关论文,全面总结了草地土壤碳库在不同土地利用模式下的变化特征和研究热点,深入挖掘了影响草地碳库的多维度耦合机制及其演变规律。研究表明,草地土壤碳库的研究焦点已经从宏观层面的生物量-碳库关系,逐步转向微观层面的微生物机制及碳氮循环耦合效应,呈现出从区域尺度到全球气候变化背景下的多尺度研究趋势。关键词共现网络分析揭示了三个核心研究主题:碳氮耦合调控机制、微生物介导的管理措施与碳固存路径,以及气候-植被-土壤有机碳的级联效应。论文还系统总结了草地土壤碳库在不同土地利用方式下的研究进展,提出了“草地土壤碳库智慧管理”新框架,为应对气候变化、实现碳中和目标提供了重要的理论支持和技术指导。

    研究团队认为,建立“多库协同调控”理念,即通过综合管理微生物来源碳、有机质分解动力学及土壤理化性质,推动草地土壤有机碳(SOC)库的高效固存和可持续利用,突破了传统研究中对单一碳库形态的关注,有助于实现草地土壤碳库的精细化、智慧化管理,提升草地碳汇潜力。未来研究需进一步整合分子生物学、生态系统实验和数学建模等前沿技术,推动草地土壤碳库“智慧管理”向更高水平迈进,助力草地生态系统的可持续发展与全球气候治理。本项研究不仅具有重要的理论价值,也为草地生态系统可持续管理提供了实践指导。

    该论文的第一作者是东北地理所联合培养江兆霞博士,通讯作者为马红媛研究员和东北师范大学白娥教授。研究得到了国家自然科学联合基金(U23A2004)、中国科学院战略性先导科技专项(XDA28110300)、国家重点研发计划(2022YFF1300601)、中国科学院东北地理所创新团队(2023CXTD02)等项目的共同资助。

    论文信息:Jiang Z,Ma H*,Li S,Zheng C,Bai E*. Towards smart soil carbon pool management of grassland: a bibliometric overview from past to future. Ecological Processes (2025) 14:54.

    论文链接:https://doi.org/10.1186/s13717-025-00620-1

  • 原文来源:http://www.iga.ac.cn/news/research/202505/t20250530_7794546.html
相关报告
  • 《东北地理所在球囊霉素介导团聚体促进土壤碳固存方面取得新进展》

    • 来源专题:耕地与绿色发展
    • 编译者:张毅
    • 发布时间:2025-03-27
    • 土壤是陆地生态系统中最大的碳库,其碳储存能力与土地利用方式密切相关。不同土地利用方式影响土壤碳和氮的动态,而土壤团聚体是影响土壤有机碳(SOC)的核心机制,尤其是大团聚体通过物理和化学机制保护SOC。土壤球囊霉素相关蛋白(GRSP)直接贡献于土壤碳库,并在碳储存和团聚体稳定性中起关键作用。然而,同一环境条件下不同土地利用方式对GRSP积累的影响研究不足,GRSP在团聚体中的分布及其对SOC的作用仍需进一步阐明。 东北地理所黑土保护与利用学科组研究人员以1985年在东北黑土区建立的四种不同土地利用类型(裸地、农田、草地和林地)为研究对象,利用团聚体分级的方法探讨了不同团聚体粒径中SOC、全氮(TN)以及GRSP(总球囊霉素TG和易提取球囊霉素EEG)的含量变化。研究结果表明,草地和林地生态系统的大团聚体比例、SOC、TN和GRSP含量均显著高于农田和裸地。TG在原土和大团聚体中的含量与土壤有机碳呈显著正相关,而EEG在较小团聚体粒径中发挥了更重要的作用。球囊霉素组分在不同团聚体尺寸中对土壤有机碳积累的差异性影响,突显了SOC动态的复杂性以及考虑团聚体尺度过程的重要性。此外,我们观察到GRSP组分与土壤团聚体稳定性之间存在显著正相关关系。这些发现强调了GRSP作为一种持久性结合剂的关键作用,它积极参与土壤团聚体的形成和稳定,从而间接增强了土壤有机碳的保护和持久性。总体而言,本研究揭示了土地利用方式、土壤团聚体、GRSP和SOC之间的复杂关系。研究结果强调了保护和恢复自然植被覆盖(如草地和林地)对于促进土壤有机碳固存和缓解气候变化的关键重要性。 图1 GRSP与团聚体稳定性和SOC的相关性 图2 不同土地利用方式下GRSP和SOC积累概念图 研究成果近期发表在国际土壤学一区期刊Geoderma上。东北地理所黑土保护与利用学科组博士研究生赵影为论文第一作者,邹文秀研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金区域联合基金(U24A20632)、国家重点研发计划(2022YFD1500100)等联合资助。 论文信息:Zhao Ying,Biswas,Asim,Liu Mingtao,Han Xiaozeng,Lu Xinchun,Chen Xu,Hao Xiangxiang,Zou,Wenxiu. Land use effects on soil carbon retention through glomalin-mediated aggregation. Geoderma,2025,456,117252. 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2025.117252
  • 《东北地理所在黑土区耕地土壤有机质空间分布多尺度影响因素解析方面取得进展》

    • 来源专题:耕地与绿色发展
    • 编译者:张毅
    • 发布时间:2024-12-10
    • 耕地土壤有机质(SOM)在维持土壤健康、提升生态系统服务能力以及促进全球碳循环中扮演着关键角色,尤其是在中国东北肥沃的黑土区。然而,东北黑土区耕地SOM空间分布的多尺度影响因素及其复杂的相互作用机制尚未得到系统揭示。现有研究大多聚焦于单一尺度分析,缺乏系统性和全面性。 针对这一科学难题,中国科学院东北地理与农业生态研究所农业遥感学科组的研究人员利用空间自相关技术、地理探测器和结构方程模型,对东北黑土区耕地SOM空间分布的多尺度影响因素进行了深入探究。研究结合行政区尺度(PLS)、流域尺度(WS)和网格尺度(GS),全面揭示了不同尺度下东北黑土区耕地SOM空间分布的显著差异,为精准化土壤管理提供了科学依据。 研究发现,东北黑土区有机质含量大于30 g/kg的耕地面积占比高达68.31%,其中流域尺度的SOM空间分布较为均匀。SOM含量的空间分布呈现显著的空间集中趋势,莫兰指数显示耕地SOM在网格尺度的空间聚集性最强,其次为流域尺度和行政区尺度,主要表现为“高—高”和“低—低”的聚集类型。在多个尺度下,气温和耕地类型始终是驱动SOM空间分布的主要因素。同时,降水、海拔以及距离城市远近对SOM的影响具有显著的区域差异,且任何两个因素之间的相互作用多为非线性增强效应。本研究通过系统分析,提出了差异化的土壤管理策略,有助于实现东北黑土区耕地保护的精准化和高效化,为实现联合国可持续发展目标(SDG2030)提供了重要参考。研究为科学制定土壤保护政策提供了理论支持,同时也为全球黑土区的耕地可持续管理和碳汇潜力评估提供了借鉴。 图1.(a)东北黑土区SOM空间分布(HLJ:黑龙江:JL:吉林;LN:辽宁;IM:内蒙古);(b)不同含量有机质区域面积占比;(3)不同尺度下SOM含量平均值 图2. 结构方程模型展示了不同尺度下各驱动因素对SOM的直接影响和间接影响 该研究发表在农林科学领域1区Top期刊Catena上,由刘焕军研究员团队科研助理李勇(共同第一作者)、黑龙江大学郑树峰副教授(共同第一作者)和助理研究员罗冲(通讯作者)等人共同完成。研究工作得到吉林省科技发展计划项目(2024060602052RC)、黑龙江省自然科学基金(LH2022C076)、黑龙江省省属高校基本科研业务费科研项目(2021GJ05)、国家重点研发计划项目(2021YFD150070505)等联合资助。 论文标题: Systematic Identification of Factors Influencing the Spatial Distribution of Soil Organic Matter in Croplands within the Black Soil Region of Northeastern China Across Multiple Scales 发表期刊: Catena 论文全文链接: https://authors.elsevier.com/a/1kD4n1Dk5Ad4Xi