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东北地理所在冻土区泥炭沼泽历史时期碳库稳定性研究中取得进展

2020-01-19 东北地理与农业生态研究所
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  泥炭沼泽覆盖全球陆地表面3-4%,其土壤碳库中所储存的碳占全球陆地土壤碳库的近30%。然而泥炭沼泽主要分布在气候变化敏感区(如中高纬度地区,永久冻土区等),因此泥炭沼泽土壤碳库极易受到全球变化的影响并释放大量的二氧化碳,从而加剧全球气候变化。土壤碳库的稳定性是影响其在未来气候变暖等环境扰动下维持稳定的关键因素。尽管目前研究已经发现气候变暖、人类活动加剧等环境扰动因素对泥炭沼泽碳库的累积和分解过程产生了不可忽略的影响,然而目前尚不清楚这些环境扰动因素与泥炭沼泽土壤碳库稳定性之间的关系。

  中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地演化与生态功能学科组通过沉积记录的手段,将多糖和芳香族两类化合物的含量作为评估泥炭沼泽土壤碳库稳定性的指标,率先开展评估气候变化等环境扰动因素对泥炭沼泽土壤碳库稳定性影响的工作。通过对位于我国大兴安岭北部永久冻土区的五处泥炭沼泽沉积柱芯的采集和分析,综合评估近百年来大兴安岭地区泥炭沼泽土壤碳库稳定性的变化规律及其潜在的驱动因素。研究结果发现,相比于世界上其他同纬度地区泥炭沼泽,大兴安岭地区泥炭沼泽土壤碳库中含有较多的多糖化合物和较少的芳香族化合物,因此这一地区泥炭沼泽土壤碳库的稳定性相对较弱。

  19世纪末以来,大兴安岭地区人类活动日益加剧,人类活动引起的野火频发不仅促使泥炭沼泽植被的生长,提高碳累积速率;由于野火频发促使表层土壤中易分解的有机物快速分解且产生含有芳香族结构的热解碳,因此野火频发也提高泥炭沼泽土壤碳库中芳香族化合物的含量,进而增加土壤碳库的稳定性。因此在1900-1980年间,野火频发促使大兴安岭北部地区泥炭沼泽土壤碳库的累积速率和稳定性均明显增加。大兴安岭北部野火发生的频率和强度在20世纪80年代以来开始明显下降,泥炭沼泽土壤碳库的累积速率和稳定性也随之开始下降。气候变化逐渐成为影响泥炭沼泽土壤碳库的主要因素,从2000年至今,气温升高和降水减少导致大兴安岭地区北部泥炭沼泽土壤碳库的累积速率和稳定性均出现增加的趋势。该研究首次论述了近百年来气候变化、野火频发等环境扰动因素对泥炭沼泽土壤碳库稳定性的影响,同时研究结果将为评估和预测未来全球变化对泥炭沼泽土壤碳库的影响具有重要意义。

  该研究得到国家自然科学基金(41701217; 41907381; 41571191)、国家重点研发计划(2016YFA0602301)和长白山湿地与生态吉林省联合重点实验室开放基金(CWE18-1)的资助。相关研究成果发表在国际期刊Science of the Total Environment上。

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打印 责任编辑:叶瑞优

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