• 科研進展

    AFM: 土壤碳氮比是泥炭地自然和半自然生態系統N2O排放的關鍵控制因素

      在全球范圍內,泥炭地面積約為4億公頃,是重要的有機碳和氮庫,其碳和氮儲量分別占整個陸地生態系統總儲量的30%和10%。由于泥炭地碳、氮遷移轉化過程中引起大量溫室氣體氧化亞氮(N2O)的產生和排放,因而,泥炭地自然和半自然生態系統被認為是大氣N2O的重要非農業源。但是,目前對泥炭地自然和半自然生態系統N2O排放強度的空間變異及其主要控制因素仍不清楚,嚴重制約了區域或全球尺度泥炭地N2O排放總量的準確估算。

      中國科學院大氣物理研究所LAPC國家重點實驗室姚志生研究員團隊以青藏高原東部的若爾蓋地區為研究對象,沿海拔梯度(3200–3500m)變化選取24個不同自然和半自然生態系統(包括高寒草甸、森林和濕地)類型的觀測位點,對泥炭地及其退化土壤N2O排放通量開展了為期兩年的原位觀測研究。結果表明,各生態系統的N2O年排放量在0.05–1.39 kg N ha-1 yr-1之間,其中非生長季的N2O排放占全年的11–60%,且土壤碳氮比(C/N)是各生態系統N2O排放量差異的關鍵驅動因素。將該野外觀測結果與全球141個泥炭地自然和半自然生態系統N2O排放觀測數據相結合,整合分析表明,與以往泥炭地N2O排放量通常隨土壤C/N比減小而持續增強(即兩者呈負相關關系)的研究結果不同,該研究得出泥炭地N2O排放和土壤C/N比的關系遵循最佳高斯曲線,即在土壤C/N比較低時,N2O排放隨著C/N比的增加而增加,但在超過閾值(18–19)后,土壤N2O排放則隨著C/N比的進一步增加而降低。另外,其它環境因子如地下水位深度和土壤總氮含量也對泥炭地N2O排放有一定的影響。當年平均地下水位深度下降>0.15m時,土壤N2O呈現出較高排放(1 kg N ha-1 yr-1),這表明在未來氣候干燥或泥炭地排水導致地下水位下降的情況下,全球泥炭地N2O高排放的風險將會大大增加??偟膩碚f,該研究結果表明了土壤C/N比是影響泥炭地自然和半自然生態系統N2O排放的最主要控制因子,其能夠作為一個指標用于估算或限制區域和全球泥炭地N2O排放量。

      以上研究成果發表于國際學術期刊Agricultural and Forest Meteorology上,得到國家自然科學基金項目(41977282和42177217)和國家重點研究與發展計劃項目(2012CB417100)共同資助。

      文章鏈接:

      Yao Z., Yan G., Ma L., Wang Y., Zhang H., Zheng X., Wang R., Liu C., Wang Y., Zhu B., Zhou M., Rahimi J., Butterbach-Bahl K. 2022. Soil C/N ratio is the dominant control of annual N2O fluxes from organic soils of natural and semi-natural ecosystems. Agricultural and Forest Meteorology, 327, 109198, https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.109198

     

    圖1. 全球泥炭地自然和半自然生態系統N2O排放通量觀測點分布(左);泥炭地土壤碳氮比(C/N)和N2O年排放量之間的關系(右)。

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