植樹造林（森林恢復）能吸收大氣中的二氧化碳并將其固定在植被或土壤中，對于降低大氣中溫室氣體濃度、具有十分重要的作用。但目前國內外對此作用的評估具有很大的差異，其原因之一在于缺少對土壤碳氮循環過程中微生物調控機制的認識。該項研究是當前土壤科學的前沿領域。
為了揭示土地利用變化（森林恢復）對土壤微生物群落的影響及其對土壤碳氮循環的調控機制，武漢植物園系統生態學課題組副研究員鄧琦在程曉莉研究員的指導下，以丹江口庫區森林，灌叢和農田生態系統等不同土地利用類型為對象，應用熏蒸提取和磷脂脂肪酸(PLFA)兩種方法，分別調查了土壤微生物生物量和微生物群落結構，同時系統研究了微生物與土壤主要碳氮循環過程的關系。研究結果表明，由于大量低質量（高C:N比）植物凋落物的輸入，森林和灌叢的植被恢復增加了土壤微生物生物量以及改變土壤微生物群落結構(即提高了真菌對細菌的比值)，但減少了土壤微生物熵(微生物生物量對土壤有機碳的比值)。改變這些微生物特性很可能降低了基礎微生物呼吸，微生物代謝熵(qCO2)，凈的氮礦化和硝化速率，從而維持較高的土壤碳和氮儲量及其穩定性。該研究不僅揭示了丹江口庫區土壤微生物生物量和微生物群落機構對于森林恢復的響應，同時還闡述了森林恢復過程中土壤微生物群落對土壤碳氮循環的調控機制，為當地政府的植被恢復和庫區水環境治理工作提供了可靠的科學依據和借鑒。
該研究得到了國家自然科學基金及中國科學院戰略性先導專項的資助，相關研究成果發表在國際生態學期刊Science of the Total Environment上。
丹江口庫區土地利用變化背景下土壤微生物群落對土壤碳氮循環調控機制分析圖
