干旱生態(tài)系統(tǒng)在陸地碳匯的年際變化中起著關(guān)鍵作用。近年來，由于人類活動和氣候變化加劇，土地退化使全球旱區(qū)風(fēng)蝕和沙塵暴頻發(fā)。全球土壤表層30厘米內(nèi)，44%的有機質(zhì)儲存在干旱生態(tài)系統(tǒng)中，風(fēng)蝕導(dǎo)致大量表土及其碳和養(yǎng)分流失，嚴重削弱了這些地區(qū)的碳儲量。為此，《聯(lián)合國防治荒漠化公約》倡導(dǎo)在退化旱區(qū)實施生態(tài)恢復(fù)，重點重建原有植被和生態(tài)功能，以保護并增加碳儲量。通過生態(tài)修復(fù)提升旱區(qū)碳儲量，也是應(yīng)對氣候變化的重要手段之一。

傳統(tǒng)上，生態(tài)恢復(fù)主要被認為是通過促進植物生長和提高生產(chǎn)力，增加區(qū)域綠化和碳封存，即生態(tài)增匯機制。此外，生態(tài)恢復(fù)提高植被覆蓋度，減少裸露土壤面積和地表風(fēng)速，增強土壤抗風(fēng)蝕能力，進而抑制沙塵排放及由此引發(fā)的碳和養(yǎng)分損失，保護退化區(qū)域的碳儲量。然而，這一土壤保護作用作為另一個重要的生物物理增匯機制常被忽視。

生命科學(xué)學(xué)院萬師強教授領(lǐng)導(dǎo)的全球變化生態(tài)學(xué)實驗室通過對我國旱區(qū)517個地點的4279塊1×1米樣方進行的為期三年的全面區(qū)域調(diào)查和在一處半干旱草地上開展的為期13年的野外控制實驗(圖1)，首次揭示了生態(tài)恢復(fù)區(qū)較高的土壤和生態(tài)系統(tǒng)碳儲量主要歸因于抑制風(fēng)蝕而減少的土壤碳損失，這一生物物理途徑在土地碳減排策略的模型評估中經(jīng)常被忽視。與此前科學(xué)界普遍共識相反，生態(tài)恢復(fù)過程中植物生長和生產(chǎn)力的提高對碳儲量的調(diào)節(jié)作用較小。這一科學(xué)發(fā)現(xiàn)對于我國實現(xiàn)雙碳目標(biāo)提供了關(guān)鍵科技支撐：提升陸地碳匯應(yīng)以保護優(yōu)先；重新核算生態(tài)恢復(fù)的碳匯潛力。

圖1.區(qū)域調(diào)查及野外控制實驗站點分布及生態(tài)恢復(fù)在旱區(qū)的增碳機制分析。

相關(guān)成果"Ecological restoration enhances dryland carbon stock by reducing surface soil carbon loss due to wind erosion"以河北大學(xué)為唯一第一和通訊單位發(fā)表于國際著名綜合性期刊美國國家科學(xué)院院刊《PNAS》(論文詳細信息請見鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2416281121)。生命科學(xué)學(xué)院宋健研究員為論文第一作者，萬師強教授為通訊作者。原全球變化生態(tài)學(xué)實驗室博士研究生、洛陽理工學(xué)院教師張克勝博士(現(xiàn)任)承擔(dān)了該研究中區(qū)域調(diào)查的主要工作，博士研究生河北大學(xué)茹靖益副研究員和河南師范大學(xué)教師鄭夢眉博士分別主要參與了區(qū)域調(diào)查和野外長期控制實驗的取樣工作。論文共同作者包括華東師范大學(xué)夏建陽教授，北京大學(xué)樸世龍院士、洪松柏研究員和徐浩博士，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)首席研究員王應(yīng)平博士，美國康奈爾大學(xué)駱亦其教授、密歇根州立大學(xué)陳吉泉教授、田納西州立大學(xué)惠大豐教授，中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所牛書麗研究員、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所劉衛(wèi)星研究員等。

上述研究工作獲國家自然科學(xué)基金(31830012,32101346)、河北省自然科學(xué)基金(C2022201042)和白洋淀流域生態(tài)保護與京津冀可持續(xù)發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心及河北大學(xué)生命科學(xué)與綠色發(fā)展研究院等經(jīng)費的資助和支持。

(生命科學(xué)學(xué)院、科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院供稿)