近日，中国农业科学院草原研究所草地土壤健康培育与功能提升团队揭示了合理围封恢复促进了半干旱草原碳循环及增加了碳固存，该研究为围封恢复在促进草地恢复和固碳减排关键调控机理提供理论支持。相关研究成果发表在《全面环境科学（Science of the Total Environment）》上。

成果亮点：围封时间影响半干旱草原土壤碳循环；围封恢复措施有利于退化草地的恢复，尤其是持续围封16年；地上净初级生产力驱动了碳循环功能基因和微生物群落；地上净初级生产力、土壤有机碳和pmoA分别调节了二氧化碳的排放和甲烷的吸收速率。

地下微生物参与多种循环过程，诸如碳固定、甲烷代谢和碳降解，并通过限制二氧化碳对大气的排放，在草地恢复演替过程中发挥着重要作用。草地围封管理措施改变了土壤的物理化学特性，快速影响微生物群落的组成与功能，并改变了碳（C）循环等生物地球化学过程。然而，在草地恢复时间序列中，关于二氧化碳（CO2）排放和甲烷（CH4）吸收的时间动态仍不清楚。该研究通过对不同围封时间（0年、7年、16年、25年和38年）下的土壤CO2排放和CH4吸收，以及与CO2和CH4产生和还原相关的基因（cbbL、cbbM、chiA和pmoA），以及相关的微生物群落进行系统研究，以揭示半干旱草原土壤CO2排放和CH4吸收的机制和潜力。

研究表明适当的围封恢复时间可以显著改善土壤的理化条件、植被群落和土壤碳循环。C循环功能基因（cbbL、cbbM、chiA和pmoA）的丰度，CH4吸收和CO2排放速率随着围封时间的延长呈现出单峰模式，在16年达到峰值，然后在25年到38年的期间递减，表明围封时间过长，草地恢复效果减弱。C循环功能基因和微生物群落的变化主要受地上生产力的影响，并与CO2、CH4、土壤含水量（SWC）和土壤有机碳（SOC）相关。SOC含量和pmoA丰度的增加导致了ANPP的增加，分别加速了CO2排放和CH4吸收速率。本研究结果突出了与碳循环相关功能基因在放牧-围封转化过程中其对固碳和土壤肥力的重要调节作用，对未来草地管理政策的实施具有重要指导意义。

该研究得到了国家自然基金、国家重点研发计划、内蒙古自然基金和科技计划项目的联合支持。

图1 不同围封时间甲烷吸收和二氧化碳排放速率

图2 草地围封恢复过程中土壤c循环功能基因的丰度(a)，基于随机森林模型判断环境因素对c循环功能基因丰度的贡献(b)

图3 土壤c循环功能基因微生物群落和环境因子的典型对应分析（CCA，a），环境因子对碳循环功能基因微生物群落结构差异的解释(b)