青藏高原凍融生態研究取得系列進展

最新 02-28

凍融交替現象是青藏高原基本自然特徵之一，氣候變化作用下的凍結-解凍過程更廣泛和頻繁，對高寒生態系統結構與功能產生重要影響，使國家生態安全屏障建設面臨新的挑戰。近年來，中國科學院成都山地災害與環境研究所王小丹研究團隊，基於地處羌塘高原腹地的申扎站凍融生態綜合觀測試驗平台，開展了營養適應機制和地氣交換等方面的研究並取得系列進展。

研究發現，青藏高原土石混合介質中礫石存在對凍融過程有重要調節作用，影響植被生長和土壤養分儲量。研究發現藏北高寒草地表層土壤礫石含量較高，礫石空間分布與土壤凍融作用關係密切。礫石存在有助於減小細土容重和改善土壤水熱性質，並可能通過促進植被根系發育和抑制地上生物量，從而改變高寒草地植被生物量分配格局。礫石影響下的細土含量、植被凋落物輸入量以及碳氮養分流失量等的變化被認為是影響高寒土壤有機碳和全氮儲量的關鍵因子。

研究認為，青藏高原凍融區根系特徵和種間關係顯著影響植物不同形態氮素吸收效率。研究發現，粗根有利於提升高寒植物抗凍融能力，但會顯著降低其氮素吸收速率；比根長和比表面積是決定 NO3?、NH4+和甘氨酸吸收的關鍵指標。凍融環境下紫花針茅具有穩定的氮素吸收偏好（NO3?），而青藏苔草和矮火絨草對氮素吸收偏好會因臨近物種的改變有所調整；紫花針茅-青藏苔草組合可以使得兩者均保持高效的氮素吸收效率。

通過系列研究，該團隊改進青藏高原高寒生態系統 CH4排放和吸收機理模塊，揭示其源匯關係變化規律。研究表明，高寒草地是重要的 CH4匯，其 CH4吸收主要受水分條件調控。得益於青藏高原高海拔導致的強烈凍融過程，微地形起伏強的高寒濕地僅為 CH4的弱源。高寒草地能夠極大抵消高寒濕地的 CH4釋放，但近期的氣候變暖及濕地面積擴張改變了青藏高原 CH4的源匯平衡。

上述研究成果分別發表在Plant and Soil、Biology and Fertility of Soils、Journal of Geophysical Research、Climatic Change、Atmospheric Environment等期刊上。