凍融交替現象是青藏高原基本自然特征之一,氣候變化作用下的凍結-解凍過程更為廣泛和頻繁,對高寒生態(tài)系統結構與功能產生重要影響,使國家生態(tài)安全屏障建設面臨新的挑戰(zhàn)。近兩年來,中國科學院成都山地災害與環(huán)境研究所王小丹研究團隊基于地處羌塘高原腹地的申扎站凍融生態(tài)綜合觀測試驗平臺,開展了營養(yǎng)適應機制和地氣交換等方面的研究并取得系列進展。
研究認為,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(jié)作用,影響植被生長和土壤養(yǎng)分儲量。研究發(fā)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系密切。礫石存在有助于減小細土容重和改善土壤水熱性質,并可能通過促進植被根系發(fā)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(yǎng)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(qū)根系特征和種間關系顯著影響植物不同形態(tài)氮素吸收效率研究發(fā)現,粗根有利于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(huán)境下紫花針茅具有穩(wěn)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,該團隊改進了青藏高原高寒生態(tài)系統CH4排放和吸收機理模塊,揭示了其源匯關系變化規(guī)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。得益于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。
以上研究成果分別發(fā)表在Plant and Soil、Biology and Fertility of Soils、Journal of Geophysical Research 、Climatic Change、Atmospheric Environment等國際知名學術期刊上。
1.https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-017-3376-9
2.https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11104-017-3434-3
3.https://link.springer.com/article/10.1007/s00374-017-1230-0
4.https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10584-017-2069-y
5.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231017300468
6.http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016JG003418/full
申扎站高寒濕地和高寒草原凍融過程模擬平臺及部分監(jiān)測設備
高寒草原不同地形對地上地下生物量的影響
生態(tài)系統不同指標對氮偏好的指示
臨近物種對高寒草原優(yōu)勢種氮偏好的改變
青藏高原自然生態(tài)系統源匯分布及動態(tài)變化