啮齿动物并未引起高寒草地土壤有机碳显著损失

近日，兰州大学大气科学学院2018级本科生黄淼和青年研究员马磊等采用整合分析、蒙特卡洛重采样和升尺度等方法，结合跨土层的土壤有机碳和容重观测数据，在PNAS Nexus上发表题为《出乎意料的是啮齿动物生物扰动并未引起高寒草地土壤有机碳的显著损失》的研究成果。

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秋冬时节团队在啮齿动物扰动的草地做观测 课题组供图

受不合理人类活动和全球气候变化的影响，青藏高原高寒草地发生了大面积退化，进而为啮齿动物活动提供了开放的环境。这不仅有利于啮齿动物及时发现和躲避天敌，同时还能获得丰富的杂类草食物，最终导致高寒草地鼠害的大规模爆发直至引起草地的完全退化。

在引起鼠害的众多鼠类当中，以高原鼠兔和鼢鼠为优势种的鼠类对高寒草地造成的损害最大，它们对土壤扰动的过程主要包括：挖掘造丘、觅食和排泄。这些生物扰动过程一方面将大量的表层土壤转移至地表，促进表层土壤有机碳（SOC）的损失，并减少地表植被盖度和草地的净初级生产力。同时，挖掘过程还造成上层土壤通过鼠道泄漏至下层土壤中，可能会增加深层土壤SOC浓度和储量。此外，啮齿动物通过采食植物根系贮藏食物和洞穴内排泄粪便尿液也会额外增加下层土壤碳输入。因而，评估啮齿动物生物扰动对高寒草地土壤有机碳储量的影响时需要考虑整个土壤剖面。然而，目前还缺乏关于啮齿动物生物扰动对高寒草地全土壤剖面有机碳储量影响机制的定量研究，极大限制了对高寒草地土壤有机碳储量变化的了解。

针对迫切的国家需求和上述关键研究不足，本项研究明确了啮齿动物生物扰动引起的高寒草地表层（0–10 cm）土壤SOC损失会被深层（40–50 cm）土壤SOC的增加所抵消，提出在量化啮齿动物生物扰动对高寒草地土壤SOC的影响时需要考虑土层深度依赖性格局的观点。

在此基础上，研究人员定量分析了在不同草地类型、放牧历史、啮齿动物种类、鼠洞密度、不同气象条件下高寒草地土壤SOC含量对啮齿动物生物扰动的响应模式，并分析了生物和非生物因素对啮齿动物生物扰动的响应及其与高寒草地土壤SOC含量变化的相关性，揭示了啮齿动物生物扰动影响高寒草地土壤SOC的土层深度依赖性格局的发生机制。

研究发现，若只考虑0–10 cm或者0–30 cm土壤层，啮齿动物生物扰动导致高寒草地分别显著损失了35.2 Tg C yr–1和32.9 Tg C yr–1的土壤SOC，而当考虑整个土壤层（0–90 cm）时，啮齿动物生物扰动并不会引起高寒草地土壤SOC的显著损失。这也暗示，若能及时恢复因啮齿动物生物扰动而退化的高寒草地，比如在黑土滩上种植适应当地气候和土壤微环境的乡土优势草种，则不仅能增加地表植被盖度和净初级生产力，更能增加生态系统（植被+土壤）的碳储量。

相关论文信息：https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgac314