氣候變暖背景下凍土區(qū)土壤有機碳庫究竟如何變化？

凍土區(qū)土壤碳庫超過全球土壤碳庫的50%，約為大氣碳庫的2倍，其微小變化會對大氣CO2濃度產(chǎn)生重要影響，在全球碳循環(huán)中起著重要作用。而作為氣候變化敏感區(qū)，凍土區(qū)快速的氣候變暖可能顯著改變該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程。已有的觀測證據(jù)顯示，氣候變暖既會促進凍土區(qū)植被生長，也會刺激微生物分解，進而可能會打破生態(tài)系統(tǒng)中碳輸入與輸出之間的平衡關(guān)系，引起該區(qū)域土壤碳庫的顯著變化。但由于缺乏有效的觀測資料，學(xué)術(shù)界迄今仍不清楚氣候變暖背景下凍土區(qū)土壤有機碳庫究竟如何變化。

中國科學(xué)院植物研究所楊元合研究組以青藏高原凍土區(qū)為研究對象，在2013年至2014年間對該區(qū)域2001年至2004年調(diào)查的135處樣地進行重采樣，獲取了103個配對樣地的上千份土壤樣品。在此基礎(chǔ)上，研究人員構(gòu)建了由不同土層容重、有機碳含量以及土壤有機碳密度等參數(shù)構(gòu)成的大尺度數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合混合線性模型評估了近10年來活動層土壤碳庫的變化。

研究人員發(fā)現(xiàn)，過去10年間青藏高原凍土區(qū)活動層土壤碳庫在以28.0 g C m-2 yr-1的速率顯著增加，且在研究區(qū)的高寒草原和高寒草甸這2種主要草地類型中呈現(xiàn)一致增加趨勢。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，土壤碳的積累僅發(fā)生在下層土壤（10-30 cm），并且主要源于有機碳含量的增加。上述結(jié)果證明青藏高原凍土區(qū)活動層土壤是個顯著的“碳匯”。

該項研究提供了凍土區(qū)土壤碳庫變化的大尺度證據(jù)，相關(guān)研究結(jié)果對認識青藏高原凍土碳循環(huán)特征及其與氣候變暖之間的反饋關(guān)系具有重要科學(xué)意義。近10年來活動層土壤碳庫在增加，意味著活動層土壤碳積累至少能部分抵消凍土融化造成的碳損失。同時，相關(guān)研究結(jié)果在評估高寒生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等方面具有重要實踐價值，為近年來學(xué)術(shù)界提出的“青藏高原生態(tài)系統(tǒng)狀況總體趨好”的觀點提供了直接證據(jù)。

該研究成果近期在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然-地球科學(xué)》（Nature Geoscience）上。楊元合研究組博士研究生丁金枝是該論文的第一作者，楊元合為通訊作者。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金、科技部重大研究計劃、中科院—北京大學(xué)率先合作團隊和中組部“青年千人計劃”的資助。

大尺度重采樣調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)近10年來活動層土壤有機碳庫顯著增加

土壤碳的積累僅發(fā)生在下層，并且主要源于有機碳含量的增加