近期，林學院高鵬教授課題組在期刊《Science of the Total Environment》和《Journal of Environmental Management》連續發表兩篇科研論文，在海岸帶防護林土壤碳庫變化的影響機制方面取得新進展。
森林生態系統是陸地生態系統最大的碳庫，防護林建設是提高森林土壤固碳能力的有效方法，對緩解全球氣候變化和實現“雙碳”目標國家戰略均具有重要意義。海岸帶防護林是我國防護林體系的重要組成部分，近年來，由于一些重大林業工程的實施，海岸帶防護林面積持續增加，但是部分防護林因初始造林密度過高，加之缺乏科學的經營管理，森林質量和生態功能低下。因此，精準提升海岸帶防護林質量和固碳能力，受到普遍關注。
進展1：在期刊《Science of the Total Environment》發表了題為“The effect of thinning intensity on the soil carbon pool mediated by soil microbial communities and necromass carbon in coastal zone protected forests”的研究論文，博士研究生張子胥為第一作者，博士研究生郝茗為共同第一作者，高鵬教授為通訊作者，山東農業大學為該研究成果的第一完成單位。
該研究以青島市撫育間伐后的防護林土壤為研究對象，利用16S rRNA和ITS基因測序研究土壤微生物群落結構變化，采用微生物殘體碳生物標志物（氨基糖）研究微生物殘體碳含量變化。研究發現，撫育間伐是提高海岸帶防護林土壤碳庫穩定性的有效手段，且碳庫穩定的提升由微生物殘體碳介導；而撫育間伐條件下的微生物殘體碳變化則主要與微生物核心菌門的相對豐度變化密切關。此外，在該機制下，細菌和真菌殘體碳具有不同的積累途徑，因此，在研究海岸帶防護林土壤碳庫時有必要區分它們。
圖1. 撫育間伐條件下土壤微生物群落及其殘體碳變化
圖2. 撫育間伐影響土壤碳庫及其穩定性的最終結構方程模型
這些結果使我們能夠以防護林的撫育間伐為例，加深對土壤微生物群落及其殘體碳影響土壤碳庫穩定性機制的理解，為促進森林生態系統中的土壤碳封存提供新的思路；同時，為海岸帶防護林森林質量與固碳功能提升及其經營措施的制定提供理論依據和科技支撐。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163492
進展2：在期刊《Journal of Environmental Management》發表了題為“Effects of vegetation and terrain changes on spatial heterogeneity of soil C-N-P in the coastal zone protected forests at northern China”的研究論文，博士研究生張子胥為第一作者，高鵬教授為通訊作者，山東農業大學為該研究成果的第一完成單位。
該研究選擇青島市的防護林土壤為研究對象，采集了麻櫟（QAC）、黑松（PTP）、麻櫟-黑松混交林（QP）和板栗（CMB）林等39份土壤樣品，對其表層（0-20cm）土壤C-N-P的空間異質性及其影響研究表明，土壤C-N-P呈中等程度變異，土壤C-N-P均表現出較強的空間自相關，范圍分別為224 m、229 m和282 m，均大于200 m的采樣尺度；土壤C-N-P含量均在CMB顯示出大面積的極低值區域。結果表明，將植被和地形因子作為協變量應用于土壤C-N-P的空間預測可以顯著提高預測精度。進一步明確了影響海岸帶生態脆弱區海岸帶防護林土壤C-N-P空間異質性的因素主要為NDVI和地形因子變化。
圖3. 海岸帶防護林基于普通克里格法和普通協克里格法的SOC、TN和TP空間預測
綜上所述，作者認為有必要選擇適當的環境因子（植被和地形）作為協變量，對海岸帶生態脆弱區防護林土壤的SOC、TN和TP進行空間預測。本研究將有助于我們了解海岸帶生態脆弱區造林后土壤C-N-P的積累和空間分布規律，為海岸帶生態脆弱地區防護林建設與質量提升提供理論和科技支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115472
上述研究均得到了山東省林業科技創新項目和國家林業和草原局林業科技創新平臺項目的資助。
編 輯：萬 千
審 核：賈 波
