中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站研究員王克林團(tuán)隊(duì)，結(jié)合大尺度樣帶調(diào)查與室內(nèi)微宇宙培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，揭示了碳酸鹽巖風(fēng)化是維持喀斯特石多土少生態(tài)系統(tǒng)功能的“秘密武器”。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《通訊-地球與環(huán)境》。
土壤是植被生存的基礎(chǔ)、載體和源泉。石多土少的喀斯特區(qū)為何能支撐旺盛的生態(tài)系統(tǒng)，那些植被賴以生存的養(yǎng)分從何而來？研究團(tuán)隊(duì)通過比較喀斯特（富鈣碳酸鹽巖）與非喀斯特（貧鈣碎屑巖）土壤，發(fā)現(xiàn)喀斯特土壤的有機(jī)碳、氮和磷含量分別高出33%、58%和55%，同時(shí)具有更復(fù)雜的細(xì)菌互作網(wǎng)絡(luò)，而這種更高的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性與土壤養(yǎng)分維持和生態(tài)功能密切相關(guān)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，土壤中的鈣含量與基巖鈣水平具有繼承性，是維持喀斯特土壤肥力與微生物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因子。
為了驗(yàn)證碳酸鹽巖風(fēng)化對(duì)高鈣土壤的持續(xù)作用，研究團(tuán)隊(duì)在富鈣土壤中添加碳酸鹽巖粉末進(jìn)行微宇宙培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使在原本鈣含量已很高的條件下，碳酸鹽巖仍能促進(jìn)土壤碳氮循環(huán)并增強(qiáng)細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性。這說明碳酸鹽巖風(fēng)化不僅能提升土壤功能，還能抬高土壤生態(tài)功能的“天花板”。
那么，碳酸鹽巖究竟是如何提升土壤肥力和固碳能力的？科研人員發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)關(guān)鍵原因。一方面，碳酸鹽巖風(fēng)化釋放的鈣可直接促進(jìn)碳、氮、磷在土壤中的積累，同時(shí)增強(qiáng)微生物間的互作與代謝效率，從而提升土壤功能；另一方面，碳酸鹽巖本身屬于沉積巖，常含有氮和磷灰石礦物，巖石中更高的鈣含量意味著更快的風(fēng)化速率，可同步釋放更多的氮、磷養(yǎng)分，為土壤提供持續(xù)的養(yǎng)分補(bǔ)給。
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https://doi.org/10.1038/s43247-025-02761-9