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 科研新闻
何念鹏和温学发等揭示青藏高寒草地土壤有机质组分空间格局及其分解过程对温度变化的响应机制
时间: 2017-11-06  点击率: 453

青藏高寒草地土壤有机碳贮量巨大,在气候变暖情景下其土壤碳贮量的微弱变化就会对区域碳源/汇功能产生重要影响。此外,据预测青藏高原升温远高于其它地区,因此,科学地评估气候变暖对高寒草地土壤碳贮量的影响及其过程机理在当前受到政府和公众的广泛关注。依托中科院地理所当雄生态站的模拟增温实验、垂直样带和横跨东西水平样带,研究人员采用原位控制实验+样带调查+室内培养的技术体系,从土壤有机质组分、结构及其温度敏感性相结合的角度,探讨了温度升高对青藏高寒草地土壤碳贮量及其稳定性的影响及其机理。

 

利用垂直样带和东西水平样带,研究人员揭示了土壤有机质含量和组分的空间格局,并定量探讨了温度和降水变化对它们的影响机制(Li et al., 2017a; Cao et al., 2016)。依托当雄生态实验站模拟增温实验平台,定量评估了增温对土壤有机质结构和稳定性的影响,发现6年增温对土壤碳贮量影响不大,但会降低土壤水溶性有机碳、非团聚体碳和水稳性团聚体。因此,气候变暖可能会通过降低土壤有机结构的稳定性,增加原有土壤有机质的分解潜力,进而影响青藏高寒草地碳收支;相关论文发表在国际土壤学权威期刊Soil Biology & BiochemistryGuan et al., 2018)。

 

此外,他们采用自主研发的土壤微生物呼吸连续测定系统(专利号:ZL 2012 1 0007361. X)和自创的自动变温培养+连续自动测试新模式,发现土壤有机质分解温度敏感性(Q10)整体表现为高寒草甸<高寒草原<高寒荒漠(Li et al., 2015)。更为有趣的是:当采用日动态温度模式对室内培养状况下土壤呼吸速率进行测定时,发现土壤呼吸对温度变化(升温阶段vs.降温阶段)的响应存在显著差异,Q10表现为升温阶段显著低于降温阶段。这些发现为更好地阐释未来温度变化对青藏高寒草地土壤呼吸的影响、尤其是对温度变化不对称性(白天vs.夜间;春季vs.秋季)的影响提供了新视角(Li et al., 2017; Soil Biology & Biochemistry)。

 

上述研究成果较系统地揭示了青藏高寒草地土壤有机质组分及其分解过程对温度变化的响应,为准确评估气候变暖情景下青藏高寒草地碳收支状况提供一定的理论依据和数据支撑。相关研究得到国家自然科学基金项目(3147050631290221)、国家重点研发计划项目(2016YFC0500102)和中科院地理所可桢杰出青年人才项目(2013RC102)的共同资助。

 

相关论文列表:

1.  Guan S, An N, Zong N, He YT, Ship PL, Zhang JJ, He NP*. 2018. Climate warming might depress long-term SOC accumulation by breaking soil aggregation structure in Tibet Plateau meadows. Soil Biology and Biochemistry, 116: 224-236. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071717301049)

2.  Li J, He NP*, Xu L, Chai H, Liu Y, Wang DL, Wang L, Wei XH, Xue JY, Wen XF, Sun XM. 2017a. Asymmetric responses of soil heterotrophic respiration to rising and decreasing temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 106: 18-27. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071716307027)

3.  Li CL, Cao ZY, Chang JJ, Zhang Y, Zhu GL, Zong N, He YT, Zhang JJ, He NP*. 2017b. Elevational gradient affect functional fractions of soil organic carbon and aggregates stability in a Tibetan alpine meadow. Catena, 156: 139-148. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816217301297 )

4.  Li J, He NP*, Wei XH, Chai H, Wen XF, Xue JY, Zuo Y. 2015. Changes in temperature sensitivity and activation energy of soil organic matter decomposition in different Qinghai-Tibet Plateau grasslands. PlosOne, 10(7): e0132795. doi:10.1371/journal. pone.0132795. (http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0132795)

5.  Cao ZY, Wang Y, Li J, Zhang JJ, He NP*. 2016. Soil organic carbon contents, aggregate stability, and humic acid composition in different alpine grasslands in Qinghai-Tibet Plateau. Journal of Mountain Science, 13(11): 2015-2027. (https://link.springer.com/article/10.1007/s11629-015-3744-y)

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