土壤碳庫包括有機(jī)碳庫和無機(jī)碳庫兩部分。由于有機(jī)碳周轉(zhuǎn)時間相對較短、對環(huán)境變化更為敏感、調(diào)控潛力大，目前研究多關(guān)注土壤有機(jī)碳。這導(dǎo)致土壤無機(jī)碳在堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性強(qiáng)和周轉(zhuǎn)時間長的作用往往被忽視。土壤有機(jī)碳和無機(jī)碳可以相互轉(zhuǎn)化相互影響，土壤無機(jī)碳的積累過程同樣對陸地碳循環(huán)乃至全球碳平衡至關(guān)重要。在熱帶珊瑚島生態(tài)系統(tǒng)中，土壤富含大量無機(jī)碳。外來植物入侵導(dǎo)致本地植物群落生物量減少，降低植物源有機(jī)碳的輸入，這為研究這類生態(tài)系統(tǒng)為研究外來植物入侵如何影響土壤有機(jī)碳和無機(jī)碳的動態(tài)變化提供了獨(dú)特的機(jī)會臺。盡管植物入侵已被證明會對土壤碳輸入和輸出產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，但其對土壤有機(jī)碳與無機(jī)碳的相互作用尚缺乏清晰認(rèn)識。因此，理解植物入侵影響土壤有機(jī)碳-無機(jī)碳平衡的內(nèi)在機(jī)制，對于熱帶珊瑚島生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與恢復(fù)具有重要的科學(xué)意義。
中國科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)任務(wù)團(tuán)隊以我國西沙群島的熱帶珊瑚島為對象，研究了無根藤（Cassytha filiformis）、飛機(jī)草（Eupatorium odoratum）和孿花蟛蜞菊（Wedelia biflora）等三種入侵植物對土壤有機(jī)碳庫和無機(jī)碳庫的影響。研究發(fā)現(xiàn)：（1）外來植物入侵顯著降低了本地植被地上和地下生物量，但土壤總碳儲量并未顯著變化，主要由于土壤無機(jī)碳的增加在一定程度上抵消了土壤有機(jī)碳的減少；（2）外來植物入侵降低了微生物源碳（氨基糖和球囊霉素相關(guān)土壤蛋白）的濃度，但這些微生物源碳對土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)在濕季會有所增加；（3）植物入侵對土壤碳庫受入侵植物物種和采樣季節(jié)的共同調(diào)控，土壤總氮和總磷含量是關(guān)鍵影響因素。該研究闡明了外來植物入侵影響土壤碳庫組分的機(jī)制，土壤無機(jī)碳的增加雖能部分抵消土壤有機(jī)碳的損失，但土壤有機(jī)碳的多功能性卻是無機(jī)碳無法替代的，尤其是在養(yǎng)分循環(huán)和水分保持方面。該研究結(jié)果為熱帶海島為應(yīng)對外來植物入侵和保護(hù)修復(fù)提供了新的科學(xué)依據(jù)。未來需要進(jìn)一步監(jiān)測不同環(huán)境條件下土壤有機(jī)碳和無機(jī)碳的長期變化動態(tài)，深入理解植物-微生物相互作用對土壤碳固存的影響，進(jìn)而為熱帶島嶼保護(hù)、恢復(fù)與管理提供科技支撐。
相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Biological Diversity（《生物多樣性》）上。華南植物園博士后李騰騰為論文的第一作者，劉占鋒研究員為論文的通訊作者。研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目和國家自然科學(xué)基金項目等資助與支持。論文地址：10.1002/bod2.12024
圖1. 外來植物入侵對熱帶珊瑚島嶼植被生物量與土壤碳庫的影響
圖2. 外來植物入侵對熱帶珊瑚島嶼土壤有機(jī)碳和無機(jī)碳庫的影響
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