多年生能源作物皇竹草地碳增汇的土壤生态化学机理

陆地碳增汇是低碳经济与减缓全球变暖的主要方向之一，多年生能源禾草作物皇竹草（Pennisetum hydridum）具有显著的生物固碳增汇效应。本项目围绕皇竹草高生产力-皇竹草内生固氮菌-皇竹草化感作用-土壤有机质积累（碳汇）的微生态过程，以"C4植物皇竹草内生固氮菌－提高皇竹草生物量-皇竹草化感作用-支持特异的土壤动物与微生物群落-皇竹草根系与凋落物相对低腐解和高保存率-土壤有机碳积累（碳汇）-退化土壤质量的改善"为基本科学假说,探究能源植物皇竹草高生产力（有机碳C库输入增加）与高土壤有机碳积累（有机碳分解输出减少）的土壤生态化学机制,明确皇竹草内生固氮菌和间种的田菁固氮菌的固氮增碳、皇竹草化学成分与化感作用、土壤微生物与动物的功能、土壤有机碳的积累之间关系的生态化学机制，评估能源作物生态固碳机理和碳汇潜力，为我国能源作物发展与生态系统碳增汇管理提供科学依据。

陆地碳增汇是低碳经济与减缓全球变暖的主要方向之一，多年生能源禾草作物皇竹草（Pennisetum hydridum）具有显著的生物固碳增汇效应。本项目的研究思路是通过皇竹草高生产力、皇竹草内生固氮菌、皇竹草化感作用、土壤有机质积累（碳汇）的微等生态过程，来探究能源植物皇竹草高生产力（有机碳C库输入增加）与高土壤有机碳积累（有机碳分解输出减少）的土壤生态化学机制。研究明确了皇竹草C4植物有高光合力、高生长势、能借助内生联合固氮菌，通过庞大根系和较多根系分泌物，实现土壤改良和增加地上地下部碳汇,。研究从机制上阐明了皇竹草的高生产力生物量构件、皇竹草内生固氮菌与土壤动物多样性、皇竹草根系分泌物与残茬腐解、以及对土壤碳氮循环、有机碳积累与碳增汇这个科学问题。研究还明确了禾本科皇竹草与豆科田菁所构成的间作系统并不能达到低投入高生物多样性的复合能源草地（Low-Input High-Diversity Grassland， LIHD）系统的高生物量和土壤碳增汇效应。研究结果为评估能源作物生态固碳机理和碳汇潜力，为我国能源作物发展与生态系统碳增汇管理提供了科学依据。