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青藏高原植物资源繁育与植被恢复学科组在高寒草原氧化亚氮排放研究中取得新进展

2021-11-08  

  氧化亚氮(N2O)是一种非碳型温室气体,在100年时间尺度上,其全球增温潜势(GWP)是二氧化碳(CO2)的近300倍。大气中N2O的积累会破坏臭氧层并导致温室效应。当前,全球尺度上,大气N2O浓度已由270ppb增加到331ppb(1750-2018),排放的增长速率(每10年增加2%)已高于IPCC所预测的排放情景。土壤是N2O的重要排放源,贡献了全球N2O排放的56-70%。青藏高原高寒土壤作为巨大的氮库,是N2O的重要潜在来源。全球变化背景下,特别是氮沉降和降水改变正在深刻影响高寒地区土壤氮格局和储量,这将如何影响N2O的排放尚未可知?探究N2O对氮沉降和降水变化的响应及调控机制不仅有利于深入理解高寒生态系统养分循环的关键过程,也为全球气候变化的准确预测起到重要作用。

  基于此,学科组在青海省三角城种羊场高寒草原生态系统搭建了模拟氮沉降和降水格局改变平台,测定了2020年生长季N2O通量,并阐明了N2O排放的响应规律以及调控因素。结果表明,长期氮添加显著增强了N2O排放,而降水变化及其与氮添加的交互作用对N2O排放没有显著影响。该结论不同于传统观点即土壤N2O排放受土壤水分有效性的调控,本实验表明高寒草原土壤N2O排放对氮沉降更敏感。N2O排放主要归因于土壤硝化作用,该过程由氨氧化细菌(AOB)而非氨氧化古菌(AOA)驱动。进一步分析表明,植物因素如地下生物量和非生物因子如土壤温度也是调控N2O排放的重要因素。本研究不仅在一定程度上加深了高寒地区土壤氮循环过程对长期全球变化响应的理解,而且调控N2O排放的潜在微生物途径以及关键因子的筛选,也为未来全球尺度的气候模型研究提供了参考。

  近期,该研究成果以Nitrogen addition, rather than altered precipitation, stimulates nitrous oxide emissions in an alpine steppe为题发表于Ecology and Evolution (JCR: Q2)。硕士研究生杨阳为论文的第一作者,周国英研究员为论文的通讯作者。该研究得到了青海省自然科学基金(2019-ZJ-910)、国家重点研发计划(2019YFC0507404)和青海省国际交流与合作项目(2019-HZ-807)等项目的支持。

  论文链接:https://doi.org/10.1002/ece3.8196

生物和非生物因子对N2O通量的影响