西北农林科技大学水保学院安韶山研究员团队关于黄土高原草地光合碳在植物-土壤-微生物系统间的转移研究取得新进展

近日，水土保持科学与工程学院（水土保持研究所）安韶山研究员团队联合卢森堡科学技术研究院，在土壤科学领域著名期刊Soil Biology and Biochemistry上发表题为“Grazing exclusion enhanced the capability of soil microorganisms to access photosynthetic carbon in Loess Plateau grassland”的研究论文。水保学院李瑶博士为论文第一作者，安韶山研究员为通讯作者，黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室为第一单位。

放牧和禁牧草地原位标记实验照片和13C脉冲标记装置示意图

草地占全球陆地总面积的40%，储存了约30%的土壤有机碳，在土壤固碳方面发挥着重要作用。放牧作为草地最主要的利用方式，是影响土壤碳循环的一个重要因素。禁牧是实现草地生态系统可持续发展的有效恢复措施，但很少有研究定量分析禁牧如何影响光合碳在植物–土壤–微生物系统中的转移。

基于此，研究团队采用原位同位素脉冲标记法研究了黄土高原放牧和禁牧草地土壤中光合碳的分配模式（图1）。结果表明，与放牧草地相比，禁牧草地光合碳的总同化量增加了46%，但在地上（75%）和地下（25%）的分配比例没有显著变化。在地上生物量较低的放牧土壤中，¹³C通过根系分泌物转移到土壤的速度更快，这表明放牧动物清除了地上生物量从而影响了光合碳转移的速度（图2）。

通过禁牧增加的土壤有机碳中，约80%保留在了矿物结合态有机碳（MAOC）中，相较于颗粒态有机碳（POC），MAOC对SOC的积累具有更显著的主导作用。禁牧通过促进微生物残体的积累（76%），成为驱动POC向MAOC转化的关键途径。禁牧使土壤微生物群落结构发生显著改变，具体表现为降低了G+/G-比率和真菌/细菌比率；另外总的微生物生物量增加了48%，并显著提高了土壤真菌和G-细菌获取光合碳的能力。（图3）。

总之，禁牧会增加光合碳从大气到土壤微生物生物量的转移量，并促进POC向MAOC的转化（图4）。该研究对于全球草地固碳量的估算以及深入理解草地固碳功能具有重要的科学意义。

该研究工作得到了国家自然科学面上基金（42077072）等项目的联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.109743

编辑：张晴

终审：刘玉峰