华南植物园揭示植物入侵影响热带珊瑚岛土壤碳库机制

土壤碳库包括有机碳库和无机碳库两部分。由于有机碳周转时间相对较短、对环境变化更为敏感、调控潜力大，目前研究多关注土壤有机碳。这导致土壤无机碳在碱性环境中的稳定性强和周转时间长的作用往往被忽视。土壤有机碳和无机碳可以相互转化相互影响，土壤无机碳的积累过程同样对陆地碳循环乃至全球碳平衡至关重要。在热带珊瑚岛生态系统中，土壤富含大量无机碳。外来植物入侵导致本地植物群落生物量减少，降低植物源有机碳的输入，这为研究这类生态系统为研究外来植物入侵如何影响土壤有机碳和无机碳的动态变化提供了独特的机会台。尽管植物入侵已被证明会对土壤碳输入和输出产生深远影响，但其对土壤有机碳与无机碳的相互作用尚缺乏清晰认识。因此，理解植物入侵影响土壤有机碳-无机碳平衡的内在机制，对于热带珊瑚岛生态系统保护与恢复具有重要的科学意义。

中国科学院华南植物园恢复生态学任务团队以我国西沙群岛的热带珊瑚岛为对象，研究了无根藤（Cassytha filiformis）、飞机草（Eupatorium odoratum）和孪花蟛蜞菊（Wedelia biflora）等三种入侵植物对土壤有机碳库和无机碳库的影响。研究发现：（1）外来植物入侵显著降低了本地植被地上和地下生物量，但土壤总碳储量并未显著变化，主要由于土壤无机碳的增加在一定程度上抵消了土壤有机碳的减少；（2）外来植物入侵降低了微生物源碳（氨基糖和球囊霉素相关土壤蛋白）的浓度，但这些微生物源碳对土壤有机碳的贡献在湿季会有所增加；（3）植物入侵对土壤碳库受入侵植物物种和采样季节的共同调控，土壤总氮和总磷含量是关键影响因素。该研究阐明了外来植物入侵影响土壤碳库组分的机制，土壤无机碳的增加虽能部分抵消土壤有机碳的损失，但土壤有机碳的多功能性却是无机碳无法替代的，尤其是在养分循环和水分保持方面。该研究结果为热带海岛为应对外来植物入侵和保护修复提供了新的科学依据。未来需要进一步监测不同环境条件下土壤有机碳和无机碳的长期变化动态，深入理解植物-微生物相互作用对土壤碳固存的影响，进而为热带岛屿保护、恢复与管理提供科技支撑。

相关研究成果已近期发表在国际学术期刊Biological Diversity（《生物多样性》）上。华南植物园博士后李腾腾为论文的第一作者，刘占锋研究员为论文的通讯作者。研究工作得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目等资助与支持。论文地址：10.1002/bod2.12024

图1. 外来植物入侵对热带珊瑚岛屿植被生物量与土壤碳库的影响

图2. 外来植物入侵对热带珊瑚岛屿土壤有机碳和无机碳库的影响

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