全剖面土壤增温加速高寒草地土壤碳排放

作者：海北站  更新时间：2024-06-03

当前地球正在经历着以气候变暖为主要特征的全球变化。青藏高原由于面积巨大和碳储量较高，被认为对气候变化比较敏感，在全球碳循环中扮演着关键角色，是研究土壤碳动态对气候变暖响应的关键地区之一。研究青藏高原高寒草地土壤碳排放对气候变暖的响应，是当前生态学领域的研究热点。然而，目前已有的野外增温实验大多是对植物和/或表层土壤进行增温，对深层土壤（>30 cm）的增温效果有限。

  为了明晰深层土壤增温对土壤碳排放的影响及背后机制，北京大学地下生态学研究组朱彪团队依托青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站，建立了青藏高原高寒草地全剖面土壤增温实验平台，通过2018-2021年共4年的野外原位土壤呼吸观测数据（以及对应的植物和土壤数据），研究了土壤呼吸通量（包括土壤总呼吸、异养呼吸、自养呼吸等三个组分，2018-2021年，4年生长季野外原位观测）对全剖面土壤增温（0-100 cm，~4°C）的响应。

 研究发现，全土壤增温会显著影响土壤总呼吸和异养呼吸，但是对土壤自养呼吸没有显著影响（图1）。分年来看，无论是在2018年、2019年，还是在2020年、2021年，均呈现类似现象：全土壤增温显著增加土壤总呼吸（2018年增加24%，2019年增加32%，2020年增加23%，2021年增加27%），也显著增加土壤异养呼吸（2018年增加27%，2019年增加36%，2020年增加45%，2021年增加50%）。然而，在这四年中任何一年，全土壤增温都没有显著改变土壤自养呼吸。四年平均来看，全土壤增温显著提高土壤总呼吸26%、土壤异养呼吸37%，而土壤自养呼吸没有显著改变（图2）。此外，全土壤增温对土壤CO2通量的促进效果随着年份并没有发生显著变化（图3）。

      全土壤增温显著提高土壤碳排放的原因可能是：1）温度增加有利于植物生长，提高植物生物量，导致更多的凋落物进入土壤，促进土壤呼吸；2）增温加速土壤微生物的生理活性和周转，促进土壤呼吸；3）更为重要的是，增温会延长高寒草地土壤的融化时间，这个阶段的延长有利于土壤微生物生长，从而增加土壤碳排放。

      研究成果于2024年5月27日正式在线发表在《Nature Communications》。

      原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/ZqjMBDV4olAuyMZhPGab4w

      文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-48736-w

      原文转载自微信公众号“地下生态学PKU”。

图1 全土壤增温对高寒草地土壤CO2通量的影响(2018-2021)

图2 全土壤增温对高寒草地土壤CO2通量的影响(4年平均)

图3 全土壤增温对土壤CO2通量的促进效果随着年份的变化（2018-2021）