水分可利用性決定青藏高原生態(tài)系統(tǒng)碳收支對氣候變暖的響應(yīng)
2019 年8 月22 日，第二次青藏科考“生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)安全”任務(wù)“草地生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)畜牧業(yè)”專題中科院地理科學(xué)與資源研究所牛書麗研究團隊，關(guān)于青藏高原增溫實驗的最新研究進展發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)—進展》（Science Advances）上。
研究基于青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的野外增溫控制實驗。通過研究發(fā)現(xiàn)陸地生態(tài)系統(tǒng)凈碳吸收隨著土壤水分含量（SWC）增加而增加，到達閾值后，隨著SWC 進一步增加而降低。更為重要的是，本研究進一步揭示了水分可利用性如何決定生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與全球變暖之間反饋調(diào)節(jié)的響應(yīng)模式。在SWC 閾值之上，增溫造成SWC 降低的間接作用會增強溫度增加產(chǎn)生的直接作用，共同促進生態(tài)系統(tǒng)凈碳吸收，對氣候變暖產(chǎn)生較強的負反饋調(diào)節(jié)。相反，在SWC 閾值之下，增溫造成SWC 降低的間接作用會在一定程度上抑制溫度增加對凈碳吸收的直接促進作用，且在極端干旱條件下甚至?xí)档蜕鷳B(tài)系統(tǒng)凈碳吸收并對氣候變暖產(chǎn)生正反饋。
研究團隊還將單站點機理研究與全球整合分析手段相結(jié)合，以此驗證這一增溫效應(yīng)的水分調(diào)控模式是否在不同生態(tài)系統(tǒng)中具有普適性（圖1）。整合分析結(jié)果顯示，在濕潤條件下增溫通常會促進生態(tài)系統(tǒng)凈碳吸收而對全球變暖產(chǎn)生負反饋，而在干旱條件下卻抑制生態(tài)系統(tǒng)凈碳吸收從而產(chǎn)生正反饋。本研究所揭示的增溫效應(yīng)的水分調(diào)節(jié)機制，不僅為以往研究中不一致的增溫效應(yīng)提供了較好的統(tǒng)一性認識，而且有助于提高生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)對氣候變暖響應(yīng)的模型預(yù)測。
野外實驗樣地和土壤水分含量閾值調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)凈碳吸收增溫效應(yīng)概念圖