鼎湖山站发现长期增温促进了南亚热带森林碳汇功能
作者：鼎湖山站 更新时间：2023-12-12
未来气候变暖下陆地生态系统碳库变化及其对气候的反馈是目前人类十分关心的问题。热带和亚热带森林储存了陆地三分之二的植被碳和三分之一的土壤碳，在陆地生态系统碳循环中具有重要的作用，对气候变暖的响应显著地影响未来气候变化的方向和强度。然而，热带和亚热带森林碳动态对未来气候变暖的响应方向和强度仍然未知，是地球系统模型预测不确定性的主要来源。
基于此，鼎湖山站刘菊秀研究员团队，利用鼎湖山站的长期野外自然增温实验平台，研究了南亚热带森林生态系统碳动态对长期增温的响应模式及驱动机制。研究发现，在增温2.1℃下，南亚热带森林生态系统碳储量在短期增温下（1-2年）降低3.8%，但在长期增温下增加13.4%（图1）。生态系统碳储量随增温持续时间的相反变化主要是由于植物和土壤碳动态对长期增温的异步响应与适应引起的。短期增温同时促进了植物的生长和土壤呼吸，但由于更高的土壤呼吸碳排放，森林生态系统碳储量降低。长期增温下，由于养分供给的缓解和植物的生理适应，植物仍能维持高的碳封存能力；同时由于土壤微生物的热适应和土壤水分含量降低时土壤碳损失减弱以及植物碳输入的增加使土壤有机碳库保持稳定，因而生态系统碳储量增加。这些结果表明，亚热带森林，特别是那些相对年轻的森林，能够在未来适度气候变暖的情况下仍能具有高的碳汇功能。由于植物和土壤碳过程对增温的响应与适应存在异步性，以往仅对土壤或植物增温的研究结果可能会造成对森林生态系统碳汇功能预测的偏差估计。本研究结果提高了人们对热带和亚热带森林生态系统碳动态对长期增温的响应的理解，为地球系统模型的优化提供了一定的见解，同时为气候缓解政策的制定提供了科学依据。
该研究结果以“Long-term warming increased carbon sequestration capacity in a humid subtropical forest”为题发表于生态学领域国际权威期刊Global Change Biology（IF2022=11.6，生态学排名：4/171）。在站博士后刘旭军和列志旸副研究员为论文的共同第一作者，刘菊秀研究员为论文的通讯作者。该研究得到了广东省基础与应用基础研究重点项目、国家自然学基金和广州市科技计划等项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1111/gcb.17072。本研究是该增温实验平台发表在Global Change Biology期刊上的第5篇成果，之前的4篇文章分别从植物生理（https://doi.org/10.1111/gcb.15355）、养分氮和磷循环（https://doi.org/10.1111/gcb.15432; https://doi.org/10.1111/gcb.16194）以及土壤微生物响应（https://doi.org/10.1111/gcb.16541）方面研究了南亚热带森林生态系统对长期增温的响应与适应机制。
图1 增温对南亚热地森林生态系统碳动态的影响