全剖面土壤增温对高寒草地甲烷和氧化亚氮通量的影响

作者：海北站   更新时间：2023-12-11

  目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，被认为对全球变化敏感，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。然而，目前已有的增温实验多是对植物和/或表层土壤进行增温，对深层土壤（>30 cm）的增温效果有限。

  为了明晰全剖面土壤增温对CH₄和N₂O通量的影响以及背后的机制，北京大学地下生态学研究组朱彪团队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，研究了增温对CH₄和N₂O通量的影响以及调控因素。

  研究发现：全土壤增温会显著影响N₂O排放，但是对CH₄吸收没有显著改变。分年来看，无论是在2018年、2019年，还是在2020年，增温都显著增加N₂O排放（2018年增加121%，2019年增加90%，2020年增加112%）。然而，在三年中任何一年，增温都没有显著影响CH₄吸收。三年平均来看，增温显著提高N₂O排放101%，而CH₄吸收没有显著改变。此外，CH₄吸收和N₂O排放与土壤温度之间存在着显著的正相关关系，表明温度越高，CH₄吸收和N₂O排放越强。

  全土壤增温显著提高N₂O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，特别是地下生物量，导致更多的凋落物进入土壤，促进N₂O排放；2）增温会加速N矿化，使土壤中有更高浓度的速效氮(NH₄⁺-N和NO₃^--N)，提高N₂O排放。全球整合分析发现，增温没有显著改变CH₄和N₂O通量，这可能与大部分增温实验都是近地表增温和增温年限较短有关。

  研究成果于2023年12月8日正式在线发表在《Global Change Biology》。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.17033

图1 全土壤增温对高寒草地CH₄和N₂O通量的影响(3年平均)

图2 高寒草地CH₄和N₂O通量与土壤温度和水分之间的关系