地理财富所发表青藏高寒草地土壤有机质组分空间方式及其表明进程对温度变化的响应机制

青藏高寒草地土壤有机碳贮量巨大,在气候变暖情景下,其土壤碳贮量的微弱变化对区域碳源/汇功能产生重要影响。据预测,青藏高原升温远高于其它地区,科学评估气候变暖对高寒草地土壤碳贮量的影响及其过程机理,受到政府和公众的广泛关注。中国科学院地理科学与资源研究所研究员何念鹏、温学发及其团队,依托当雄生态站的模拟增温实验、垂直样带和横跨东西水平样带,采用原位控制实验+样带调查+室内培养的技术体系,从土壤有机质组分、结构及其温度敏感性相结合的角度,探讨了温度升高对青藏高寒草地土壤碳贮量及其稳定性的影响及其机理。

青藏高寒草地土壤有机碳贮量巨大,在气候变暖情景下其土壤碳贮量的微弱变化就会对区域碳源/汇功能产生重要影响。此外,据预测青藏高原升温远高于其它地区,因此,科学地评估气候变暖对高寒草地土壤碳贮量的影响及其过程机理在当前受到政府和公众的广泛关注。依托中科院地理资源所当雄生态站的模拟增温实验、垂直样带和横跨东西水平样带,研究人员采用原位控制实验+样带调查+室内培养的技术体系,从土壤有机质组分、结构及其温度敏感性相结合的角度,探讨了温度升高对青藏高寒草地土壤碳贮量及其稳定性的影响及其机理。

新华社拉萨10月28日电兰州大学科研人员通过深入研究,在青藏高原多年冻土区土壤碳分解研究方面获得新进展,认为冻土深层碳易受气候变暖影响而分解释放。系列成果已于日前发表在《美国地球物理学报》《欧洲土壤科学》等学术期刊。

利用垂直样带和东西水平样带,研究人员揭示了土壤有机质含量和组分的空间格局,并定量探讨了温度和降水变化对它们的影响机制。依托当雄生态实验站模拟增温实验平台,他们定量评估了增温对土壤有机质结构和稳定性的影响,发现6年增温对土壤碳贮量影响不大,但降低土壤水溶性有机碳、非团聚体碳和水稳性团聚体。因此,气候变暖可能通过降低土壤有机结构的稳定性,增加原有土壤有机质的分解潜力,进而影响青藏高寒草地碳收支;相关研究成果发表在Soil
Biology & Biochemistry
上。

利用垂直样带和东西水平样带,研究人员揭示了土壤有机质含量和组分的空间格局,并定量探讨了温度和降水变化对它们的影响机制。依托当雄生态实验站模拟增温实验平台,定量评估了增温对土壤有机质结构和稳定性的影响,发现6年增温对土壤碳贮量影响不大,但会降低土壤水溶性有机碳、非团聚体碳和水稳性团聚体。因此,气候变暖可能会通过降低土壤有机结构的稳定性,增加原有土壤有机质的分解潜力,进而影响青藏高寒草地碳收支;相关论文发表在国际土壤学权威期刊Soil
Biology & Biochemistry

论文作者牟翠翠博士介绍,通过对青藏高原多年冻土区进行大范围采样分析,研究了还原性铁所固定的有机碳含量,发现多年冻土区活动层中还原性铁固定的有机碳约占总量20%。这部分有机碳稳定性很高,属于惰性碳库的一部分,可称为“生锈的碳库”。

此外,研究人员采用自主研发的土壤微生物呼吸连续测定系统和自创的“自动变温培养+连续自动测试”新模式,发现土壤有机质分解温度敏感性(Q10)整体表现为高寒草甸“高寒草原“高寒荒漠。有趣的是,当采用日动态温度模式对室内培养状况下土壤呼吸速率进行测定时,发现土壤呼吸对温度变化(升温阶段vs.降温阶段)的响应存在显著差异,Q10表现为升温阶段显著低于降温阶段。这为更好地阐释未来温度变化对青藏高寒草地土壤呼吸的影响、尤其是对温度变化不对称性(白天vs.夜间;春季vs.秋季)的影响提供了新视角。

此外,他们采用自主研发的土壤微生物呼吸连续测定系统和自创的“自动变温培养+连续自动测试”新模式,发现土壤有机质分解温度敏感性整体表现为高寒草甸<高寒草原<高寒荒漠。更为有趣的是:当采用日动态温度模式对室内培养状况下土壤呼吸速率进行测定时,发现土壤呼吸对温度变化的响应存在显著差异,Q10表现为升温阶段显著低于降温阶段。这些发现为更好地阐释未来温度变化对青藏高寒草地土壤呼吸的影响、尤其是对温度变化不对称性的影响提供了新视角。

另外,结合土壤理化性质,包括酸碱度、无机碳、土壤颗粒分析和稳定性碳同位素的结果,发现青藏高原北部祁连山地区活动层和多年冻土层中有机碳含量很高,且水溶性有机碳在多年冻土层上限附近含量较高,表明这部分碳更易被微生物分解释放。

研究揭示了青藏高寒草地土壤有机质组分及其分解过程对温度变化的响应,为准确评估气候变暖情景下青藏高寒草地碳收支状况,提供一定的理论依据和数据支撑。研究工作得到国家自然科学基金项目国家重点研发计划项目和中科院地理所可桢杰出青年人才项目的资助。

上述研究成果较系统地揭示了青藏高寒草地土壤有机质组分及其分解过程对温度变化的响应,为准确评估气候变暖情景下青藏高寒草地碳收支状况提供一定的理论依据和数据支撑。相关研究得到国家自然科学基金项目国家重点研发计划项目和中科院地理所可桢杰出青年人才项目的共同资助。

通过室内变温培养实验,研究人员还对青藏高原北部活动层和多年冻土层的土壤有机质分解的动态过程进行了研究,发现处于冻结条件下的升温对有机质分解速率的影响要比融化条件下升温的影响更为显着。此外,深层的有机质分解速率的温度敏感性比活动层要高,表明升温对多年冻土区深层土壤有机碳的分解过程同样具有重要影响。

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