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嚙齒動物并未引起高寒草地土壤有機碳顯著損失
作者：溫才妃 法伊莎 來源：中國科學(xué)報 
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近日，蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院2018級本科生黃淼和青年研究員馬磊等采用整合分析、蒙特卡洛重采樣和升尺度等方法，結(jié)合跨土層的土壤有機碳和容重觀測數(shù)據(jù)，在PNAS Nexus上發(fā)表題為《出乎意料的是嚙齒動物生物擾動并未引起高寒草地土壤有機碳的顯著損失》的研究成果。
受不合理人類活動和全球氣候變化的影響，青藏高原高寒草地發(fā)生了大面積退化，進而為嚙齒動物活動提供了開放的環(huán)境。這不僅有利于嚙齒動物及時發(fā)現(xiàn)和躲避天敵，同時還能獲得豐富的雜類草食物，最終導(dǎo)致高寒草地鼠害的大規(guī)模爆發(fā)直至引起草地的完全退化。
在引起鼠害的眾多鼠類當中，以高原鼠兔和鼢鼠為優(yōu)勢種的鼠類對高寒草地造成的損害最大，它們對土壤擾動的過程主要包括：挖掘造丘、覓食和排泄。這些生物擾動過程一方面將大量的表層土壤轉(zhuǎn)移至地表，促進表層土壤有機碳（SOC）的損失，并減少地表植被蓋度和草地的凈初級生產(chǎn)力。同時，挖掘過程還造成上層土壤通過鼠道泄漏至下層土壤中，可能會增加深層土壤SOC濃度和儲量。此外，嚙齒動物通過采食植物根系貯藏食物和洞穴內(nèi)排泄糞便尿液也會額外增加下層土壤碳輸入。因而，評估嚙齒動物生物擾動對高寒草地土壤有機碳儲量的影響時需要考慮整個土壤剖面。然而，目前還缺乏關(guān)于嚙齒動物生物擾動對高寒草地全土壤剖面有機碳儲量影響機制的定量研究，極大限制了對高寒草地土壤有機碳儲量變化的了解。
針對迫切的國家需求和上述關(guān)鍵研究不足，本項研究明確了嚙齒動物生物擾動引起的高寒草地表層（0–10 cm）土壤SOC損失會被深層（40–50 cm）土壤SOC的增加所抵消，提出在量化嚙齒動物生物擾動對高寒草地土壤SOC的影響時需要考慮土層深度依賴性格局的觀點。
在此基礎(chǔ)上，研究人員定量分析了在不同草地類型、放牧歷史、嚙齒動物種類、鼠洞密度、不同氣象條件下高寒草地土壤SOC含量對嚙齒動物生物擾動的響應(yīng)模式，并分析了生物和非生物因素對嚙齒動物生物擾動的響應(yīng)及其與高寒草地土壤SOC含量變化的相關(guān)性，揭示了嚙齒動物生物擾動影響高寒草地土壤SOC的土層深度依賴性格局的發(fā)生機制。
研究發(fā)現(xiàn)，若只考慮0–10 cm或者0–30 cm土壤層，嚙齒動物生物擾動導(dǎo)致高寒草地分別顯著損失了35.2 Tg C yr–1和32.9 Tg C yr–1的土壤SOC，而當考慮整個土壤層（0–90 cm）時，嚙齒動物生物擾動并不會引起高寒草地土壤SOC的顯著損失。這也暗示，若能及時恢復(fù)因嚙齒動物生物擾動而退化的高寒草地，比如在黑土灘上種植適應(yīng)當?shù)貧夂蚝屯寥牢�環(huán)境的鄉(xiāng)土優(yōu)勢草種，則不僅能增加地表植被蓋度和凈初級生產(chǎn)力，更能增加生態(tài)系統(tǒng)（植被+土壤）的碳儲量。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgac314
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