全球气候变化加剧的背景下，深入理解土壤碳固存机制对提升陆地生态系统碳汇功能及其稳定性具有重要意义。溶解性有机质（DOM）和球囊霉素相关蛋白（GRSP）作为土壤碳库的重要组分，在有机碳的积累与稳定过程中扮演关键角色。然而，其在生态系统长期发展中的分布规律、变化特征及其调控机制仍不明确。中国科学院华南植物园恢复生态学任务团队选取澳大利亚西南部干热气候区的Jurien Bay与湿冷气候区的Warren两条跨越200万年的海岸沙丘序列为对象（图1），系统解析了气候与成土过程对DOM与GRSP的变化特征及其对土壤有机碳动态的影响。
图1.研究区域示意图
DOM的功能转变：从养分供给到碳汇稳定
研究团队采用荧光激发-发射矩阵（EEM）结合平行因子分析（PARAFAC）技术，发现湿冷气候区（Warren）的DOM积累水平和腐殖化指数显著高于干热区（Jurien Bay），表现出更高的稳定性。这种差异主要源于植被输入、碳供给以及土壤环境的不同。进一步发现，在生态系统发育的早期阶段，DOM浓度较高且富含蛋白类和微生物源组分，为植物和微生物提供了重要的养分来源；而在退化阶段，DOM逐渐转变为以腐殖酸和富里酸等稳定性成分为主，其功能从促进养分周转转向增强碳库稳定（图2）。
图2.可溶性有机质（DOM）随沙丘生态系统发育演变规律
GRSP的“逆势积累”：长期养分贫化下的碳积累机制
研究首次报道了在丛枝菌根真菌（AMF）生物量下降的情况下，GRSP（特别是EE-GRSP）在古老缺磷土壤中显著积累的现象。这一“逆势积累”现象源于植物通过增加地下碳分配以促进AMF生物量的周转，同时受到土壤酸度、养分化学计量特征及菌根植物多样性等因素的共同调控。研究证实，GRSP显著促进了土壤有机碳（SOC）的积累和稳定性，在长期养分限制条件下仍发挥着重要的碳汇功能（图3）。
图3.球囊霉素相关蛋白（GRSP）积累特征及其影响因素
该研究首次揭示了气候与成土过程在调控DOM和GRSP积累及其碳汇功能中的差异性机制，为理解全球变化背景下土壤碳积累与稳定的时空演化提供了新的理论视角。研究成果不仅深化了对土壤碳循环机制的认识，还为海岛、海岸带生态系统的碳汇管理与生态恢复实践提供了重要的科学依据。相关研究成果已发表在Catena和Plant and Soil等国际土壤学期刊上，中国科学院华南植物园恢复生态学任务团队博士后牟之建为论文第一作者，刘占锋研究员为通讯作者，澳大利亚西澳大学Hans Lambers教授、德国霍恩海姆大学Ellen Kandeler教授和韩国庆尚国立大学Benjamin Turner教授参与了部分工作，研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金及广东省科技计划等项目资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.109004
https://doi.org/10.1007/s11104-025-07391-w
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