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地球环境所在环境和气候变化背景下生态系统碳循环研究中获进展

地球环境所在环境和气候变化背景下生态系统碳循环研究中获进展

  工业革命以来,以大气氮沉降增强、全球变暖和人类活动加剧为主要特征的全球环境和气候变化正在强烈地改变着陆地生态系统的结构和功能,影响着陆地生态系统碳循环过程,从而反馈于未来环境与气候变化。然而,陆地生态系统碳循环过程对环境与气候变化的响应及其潜在机制还存在着许多争议。近年来,中国科学院地球环境研究所曹军骥研究组博士生陈骥等通过野外控制实验和数据整合等方法研究了青海湖流域和全球生态系统碳循环过程对环境和气候变化的响应,取得以下研究成果:

  (1)大气氮沉降背景下土壤呼吸的响应 

  土壤呼吸是指凋落物和土壤有机质的分解、根系的活动,以及土壤动物的呼吸,是土壤与大气间最大的碳通量过程。大气氮沉降会强烈地影响到土壤呼吸过程,然而土壤呼吸对大气氮沉降的响应及其潜在机制还很不清楚。研究人员通过整合分析的方法研究了不同生态系统和不同施氮方式背景下土壤呼吸和12种土壤酶对大气氮沉降增强的响应,首次提出大气氮沉降增强背景下不同生态系统中土壤呼吸的响应的不一致性可能主要是由4种糖苷酶来调控。该成果近期发表在国际杂志《全球变化生物学》(Global Change Biology)上。

  (2)全球变暖背景下生态系统碳循环过程 

  生态系统呼吸包括许多不同的组分,大体上可分为自养呼吸和异养呼吸。不同呼吸组分的控制因子是不一样的,从而导致了生态系统呼吸对全球变暖的不一致性。研究人员通过野外控制实验研究了青海湖高寒草甸化草原生态系统呼吸对气候变暖的响应,并发现生态系统呼吸的内部韩式1.5分彩组分对气候变化的响应是不一致的。增温显著地增加了自养呼吸,这主要是由于地上生物量的增加;增温也抑制了异养呼吸,这主要是由于增温引起的土壤水分的减少和土壤微生物活性的降低。同时,生态系统碳交换过程对增温的响应还受到增温引起的群落结构改变的影响。相关成果分别发表在《农业与森林气象学》(Agricultural and Forest Meteorology)、生态系统》(Ecosystems和《科学报告》(Scientific Reports)上。 

  (3)人类活动加剧背景下生态系统碳循环过程 

  放牧与围栏封育是青藏高原人类活动的主要方式之一,然而放牧与围栏封育背景下生态系统碳交换过程及其潜在机制还很不清楚。研究人员研究了青海湖高寒草甸草原生态系统碳交换过程对控制放牧与围栏封育的响应。研究结果表明,围栏封育是一种非常有效的生态系统固碳方式,但围栏封育后生态系统增加的碳会对未来的全球变暖格外地敏感。相关成果发表在《生态学与进化》(Ecology and Evolution)和《环境管理》(Environmental Management)上。

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大气氮沉降背景下土壤呼吸的响应

 

全球变暖背景下生态系统碳循环过程

 

放牧与围栏封育