青藏科考

青藏高原不同高寒草地生态系统碳通量特征及控制因素

文章来源 :
2021-11-24 14:48

高寒草甸和高寒草原是青藏高原广泛分布的主要植被类型,它们生长在年均温低、降雨量少、太阳辐射强、土壤剖面浅、生长季节短等极其恶劣的自然环境中,对气候变化响应敏感。由于青藏高原偏远地区存在碳通量观测和数据共享政策的限制,不同高寒草地生态系统碳通量的大小、沿地理梯度的空间分布格局和控制因素尚不清晰。

针对这一科学问题,“西风-季风协同作用及其影响”任务“地气相互作用及其气候效应”研究团队整合多个站点的观测数据,利用剔除、插补等标准化方法处理得到碳通量数据,深入分析青藏高原高寒草地碳通量的空间变化动态和主导环境变量。

研究人员发现,青藏高原不同高寒草地生态系统的多年平均净生态系统碳交换(NEE)在-284-31g C m-2y-1之间变化,其中高原东北部和东部的高寒草甸生态系统具有较强的碳汇水平,西部高寒草原生态系统呈现较弱的碳源或碳汇水平。此外,在青藏高原东部和中部的湿润地区,温度通常是高寒草甸生长季碳通量的限制因素,表明该区域草地生态系统受能量控制;在青藏高原西部的干旱半干旱地区,表层土壤水分通常是高寒草地生长季碳通量的限制因素,表明该区域草地生态系统受水分控制。年碳通量主要表现为经向格局,其次是海拔格局。不同高寒草地生态系统的多年平均总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(Re)和碳汇强度,随经度从西向东增加而线性增加,随海拔升高而线性减少。NEE的空间格局主要受表层土壤水分控制,土壤水分含量越高,生态系统碳汇强度越大。碳通量空间变化主要由主导环境因子的经向或海拔变化引起。

该研究成果以“Carbon fluxes and environmental controls across different alpine grassland types on the Tibetan Plateau”为题,发表在Agricultural and Forest Meteorology,中科院青藏高原研究所在读博士研究生王玉阳为第一作者、马耀明研究员为通讯作者。该研究获得第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK0103)、中国科学院战略性科技先导专项(XDA20060101)和国家自然科学基金项目(91837208)等联合资助。

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2021.108694



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图1 不同高寒草地生态系统多年平均总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(Re)、净生态系统碳交换(NEE)的季节变化动态。NEE负值表示净的二氧化碳吸收,蓝线、橙线和绿线分别代表NEE、Re和GPP,灰线代表不同年份季节动态的标准误差。



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图2 本研究与世界各典型地区草地生态系统多年年际平均NEE的比较。站点从强碳汇到碳源按大小顺序排列,正负NEE分别表示 CO2 的释放和吸收,误差棒为标准差。