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植物所科研人員揭示凍土融化背景下植被碳吸收對土壤溫室氣體排放的抵消作用
多年凍土區正在經歷顯著的氣候變暖，其增溫速率約為全球平均增溫速率的2-4倍。伴隨著快速的氣候變暖，多年凍土區出現了以“活動層厚度增加和熱喀斯特地貌形成”等為標志的凍土融化現象。氣候變暖引起的多年凍土融化會導致土壤中長期封存的大量有機質被微生物分解，以二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O）等溫室氣體的形式釋放至大氣，從而進一步加劇氣候變暖。與活動層厚度增加相比，熱喀斯特地貌的形成能在較短時間內導致植被、土壤和水文等過程發生劇烈變化，對生物地球化學循環產生更為強烈的影響。在此背景下，解析熱喀斯特地貌的形成對溫室氣體排放的影響，對于準確認識多年凍土區碳氮循環與氣候變暖之間的反饋關系至關重要。然而，以往研究主要關注熱喀斯特地貌形成如何影響土壤溫室氣體排放，尚未考慮植被介導的CO2吸收對生態系統碳收支的貢獻。
針對上述問題，中國植物學會理事、中國科學院植物研究所楊元合研究組以青藏高原多年凍土區典型的熱喀斯特地貌─熱融塌陷為研究對象，建立了區域尺度熱喀斯特聯網觀測平臺，并于2023年和2024年開展了連續2個生長季的溫室氣體通量原位觀測，在此基礎上揭示了熱喀斯特地貌形成對植被碳吸收以及溫室氣體通量的影響。研究人員發現，熱喀斯特地貌形成顯著增加了CO2 （即生態系統呼吸，ER）、CH4和N2O通量，進而導致土壤溫室氣體排放顯著增加。然而，熱喀斯特地貌形成同時顯著促進了總初級生產力（GPP）和生態系統凈交換（NEE），從而促進植被生長和碳固定，在一定程度上抵消土壤非CO2溫室氣體排放。上述發現提供了“熱喀斯特地貌形成通過促進植被碳吸收可部分抵消土壤溫室氣體排放”的大尺度觀測證據，為陸面過程模型準確預估凍土碳/氮-氣候反饋關系提供實驗依據。
該項研究成果于8月18日以簡訊在線發表于國際學術期刊National Science Review。植物所博士研究生鄭志虎為論文第一作者，楊元合研究員為通訊作者。植物所楊貴彪副研究員、彭云峰研究員和陳蕾伊研究員等參與了部分工作。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。
溫室氣體通量沿凍土融化序列的變化特征
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