高寒生态系统分布在气候寒冷的高海拔或高纬度地区，由于其缓慢的土壤生物分解及漫长的固碳过程，高寒区域土壤中存储着大量的有机碳，在全球碳平衡中发挥着举足轻重的作用。长白山苔原带作为我国最为典型的高寒生态系统之一，在全球变化背景下，其生态系统植被格局也相应的发生着改变，如低海拔地区岳桦林下的草本植物表现出向高海拔地区上侵的现象。以往的相关研究集中关注于地上植被群落结构及土壤理化性质的变化，但对于长白山苔原带草本植物上侵后地下土壤食物网的系统研究鲜有报道，低估甚至忽略了土壤食物网上层营养级的调控作用，限制了全球变化背景下高寒生态系统有机碳库退化的土壤生物学机制深入探究（图1）。

本研究以全球变化下长白山西坡典型草本植物小叶章（Deyeuxia angustifolia）上侵苔原带现象为研究背景，选取无侵入、轻度、中度和重度草本上侵处理，设置PVC围板进行野外同位素示踪标记，量化草本植物上侵对土壤食物网能流通道的影响，明确草本上侵环境下土壤有机碳流动、转化与固定的生物学途径。

研究表明：在30天的示踪过程中，相比于无草本侵入的原生灌木植被处理，重度草本侵入处理的土壤食物网高层营养级，通过捕食作用获取到更多的外源标记碳，增强了土壤食物网间的级联效应作用，使更多的碳“流动起来”，这种碳流动的过程既是分馏的过程，也是不断消耗代谢的过程（图2）。我们更倾向于将捕食者比作外源碳的“临时存储器（Temporary storage container）”，其获取的体内外源碳需要通过“个体排泄/死亡—微生物的分解和代谢—微生物残体形成”的过程，对有机碳的形成做出贡献，这样会导致生物固碳方式变得“复杂化”，最终减缓苔原带有机碳的固存；同时，由于捕食者体内的C/N要高于微生物，捕食的过程会释放更多的氮素，进一步有利于喜氮草本植物的定植和扩张，完成对地上植被格局塑造的潜在反馈（图3）。综上，本研究明晰了小叶章上侵过程影响土壤有机碳流动、转化与固定的土壤生物学机制，揭示小叶章的上侵过程中“地上-地下”的互作机制及协同演变规律，并强调在全球变化背景下，亟需从土壤食物网整体性联动过程为切入视角，阐明高寒生态系统有机碳库形成与转化的生物驱动机制。

以上研究成果以“Hidden Role of Trophic Cascade Effects for Soil Carbon Sequestration in Alpine Tundra”为题发表于《Global Change Biology》期刊。寇新昌副教授为第一作者，杜海波教授和陶岩副教授为通讯作者，王升忠教授、贺红士教授、武海涛研究员、刘自平高级工程师、已毕业硕士生王紫薇，德国哥廷根大学Yakov Kuzyakov教授，瑞士联邦森林、雪与景观研究所Mai-He Li研究员为主要合作作者。该研究得到了国家自然科学基金青年基金项目、区域创新发展基金项目的支持。

    原文链接：

    https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.70663

图1 土壤生物群落对植被格局变化的响应过程

图2 外源标记碳在土壤食物网内的流动变化

图3 营养级联效应在高山苔原土壤碳固存中的潜在反馈机制