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全球变暖之后底层土壤碳库的响应出乎意料
发布日期:2019-12-08

凯发真人旗舰厅土壤是陆地生态系统储量最大的活泼碳库,植物将光合作用产品以凋谢物和根系分泌物的方式输入土壤,土壤有机质又在微生物调控下向大气开释CO2。

全球气候变暖布景下,土壤碳库输入和输出的细小改动都或许较大程度地影响大气CO2浓度,然后加快或减缓全球变暖进程。因而,土壤碳周转进程对气候变暖的呼应是全球改动生态学的焦点问题。但是,以往的研讨首要会集在表层土壤,底层土壤碳库对增温的呼应机制尚不清晰。

 图1 陆地碳循环进程

图1 陆地碳循环进程

说到底层土,我们首要想到的或许是:低肥少碳、反应迟钝。但你可别小看它!尽管底层土长时间不见天日,默默无闻,但因为体量巨大,其碳储量占全球土壤碳库的50%以上。一旦这部分碳库遭到搅扰而加快降解,必将加快全球变暖的进程;另一方面,底层土壤的有机碳含量较低而活性矿藏含量相对较高,因而具有较大的固碳潜力。

基于此,全球气候改动下的底层土壤碳库或许是一把双刃剑,它既或许发挥碳汇功用、造福人类,也或许给现在现已冒汗的地球 火上浇油 。

 图2 全球气候变暖

图2 全球气候变暖

不管在表底仍是底层,土壤有机碳库都是由结构和特性不同的含碳化合物组成的杂乱混合体。在土壤有机碳库这个我们庭中,依据有机碳的分子结构,可分为蛋白质、氨基酸、糖类、脂类、木质素等;依照物理分组办法,又可分为与大聚会体、微聚会体和粘粉粒相结合的有机碳。其间,与大聚会体结合的有机碳周转较快,而与粘粉粒结合的有机碳周转较慢,也被视为稳定碳库。与表层土不同,底层土壤常处于 碳饥饿 状况,即大部分土壤微生物因为遭到能量约束而处于休眠状况。

现在,越来越多的研讨发现,气候变暖可促进植物根系向底层土壤的成长,以此协助植物获取更多的水分或营养。这种现象将促进根系来历的新鲜有机碳向底层土壤的运送;新碳的输入或许 唤醒 本来处于休眠状况的微生物,加快底层土壤有机质的降解,一起也或许促进新碳在底层土壤中的固持,然后加快底层稳定碳库的堆集。

图3 气候变暖使根系向深层成长以获取更多营养或水分

图3气候变暖使根系向深层成长以获取更多营养或水分

青藏高原是全球变暖的敏感区,高寒草地是青藏高原的首要植被类型之一。已有研讨发现,青藏高原地区继续升温明显降低了高寒草地表层土壤的含水量,促进了深根植物的成长。那么,增温引起的植物群落组成改动和根系散布改动会怎么影响土壤有机碳的组成与周转呢?

为了答复这个问题,中国科学院植物研讨所冯晓娟研讨组联合国内外合作者,依托青藏高原海北站的长时间增温试验渠道,以生物标志物、超高分辨率质谱和14C等新颖的剖析手法和视角解析了高寒草地表底层土壤有机碳对气候变暖的呼应机制。

图4 青藏高原海北站户外增温试验渠道

图4青藏高原海北站户外增温试验渠道

研讨发现,增温引起的植物向深层成长添加了新碳向底层土壤中的输入,提高了底层土壤中脂类、糖类的含量,一起激活了底层土壤微生物对大聚会体中木质素的降解。一起,研讨人员经过测定土壤不同物理组分的碳-14同位素含量,发现与对照比较,增温促进了新碳在底层粘粉粒组分中的堆集,并补偿了木质素加快降解所引起的碳丢失。因而,增温促进了快速周转碳库的降解,有利于稳定碳库中新碳的堆集。

也就是说,高寒草地底层土壤对增温的呼应比表层土壤愈加激烈,并且由植物根系驱动的新碳堆集或许添加底层土壤稳定碳库的长时间固持。照着这个趋势,底层土或许在默默地帮人类承当一部分 减排 使命,是潜在的大气碳汇。

图5 气候变暖对青藏高原高寒草甸不同土层土壤有机碳周转的影响

图5气候变暖对青藏高原高寒草甸不同土层土壤有机碳周转的影响

上述研讨于9月3日在世界期刊Global Change Biology上在线宣布。

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