干旱生态系统在陆地碳汇的年际变化中起着关键作用。近年来，由于人类活动和气候变化加剧，土地退化使全球旱区风蚀和沙尘暴频发。全球土壤表层30厘米内，44%的有机质储存在干旱生态系统中，风蚀导致大量表土及其碳和养分流失，严重削弱了这些地区的碳储量。为此，《联合国防治荒漠化公约》倡导在退化旱区实施生态恢复，重点重建原有植被和生态功能，以保护并增加碳储量。通过生态修复提升旱区碳储量，也是应对气候变化的重要手段之一。
传统上，生态恢复主要被认为是通过促进植物生长和提高生产力，增加区域绿化和碳封存，即生态增汇机制。此外，生态恢复提高植被覆盖度，减少裸露土壤面积和地表风速，增强土壤抗风蚀能力，进而抑制沙尘排放及由此引发的碳和养分损失，保护退化区域的碳储量。然而，这一土壤保护作用作为另一个重要的生物物理增汇机制常被忽视。
生命科学学院万师强教授领导的全球变化生态学实验室通过对我国旱区517个地点的4279块1×1米样方进行的为期三年的全面区域调查和在一处半干旱草地上开展的为期13年的野外控制实验(图1)，首次揭示了生态恢复区较高的土壤和生态系统碳储量主要归因于抑制风蚀而减少的土壤碳损失，这一生物物理途径在土地碳减排策略的模型评估中经常被忽视。与此前科学界普遍共识相反，生态恢复过程中植物生长和生产力的提高对碳储量的调节作用较小。这一科学发现对于我国实现双碳目标提供了关键科技支撑：提升陆地碳汇应以保护优先；重新核算生态恢复的碳汇潜力。
图1.区域调查及野外控制实验站点分布及生态恢复在旱区的增碳机制分析。
相关成果"Ecological restoration enhances dryland carbon stock by reducing surface soil carbon loss due to wind erosion"以河北大学为唯一第一和通讯单位发表于国际著名综合性期刊美国国家科学院院刊《PNAS》(论文详细信息请见链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2416281121)。生命科学学院宋健研究员为论文第一作者，万师强教授为通讯作者。原全球变化生态学实验室博士研究生、洛阳理工学院教师张克胜博士(现任)承担了该研究中区域调查的主要工作，博士研究生河北大学茹靖益副研究员和河南师范大学教师郑梦眉博士分别主要参与了区域调查和野外长期控制实验的取样工作。论文共同作者包括华东师范大学夏建阳教授，北京大学朴世龙院士、洪松柏研究员和徐浩博士，澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)首席研究员王应平博士，美国康奈尔大学骆亦其教授、密歇根州立大学陈吉泉教授、田纳西州立大学惠大丰教授，中国科学院地理科学与资源研究所牛书丽研究员、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所刘卫星研究员等。
上述研究工作获国家自然科学基金(31830012,32101346)、河北省自然科学基金(C2022201042)和白洋淀流域生态保护与京津冀可持续发展协同创新中心及河北大学生命科学与绿色发展研究院等经费的资助和支持。
(生命科学学院、科学与技术创新研究院供稿)
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