科研進(jìn)展
西北高原所在青藏高原高寒草地碳匯關(guān)鍵機制研究方面取得新突破
青藏高原因獨特地形被譽(yù)為地球"第三極"，其 146 萬(wàn)km2的高寒草地生態(tài)系統是重要碳匯，碳同化能力的季節及年際變化受氣候因子調控。該區域草地碳固存過(guò)程分為碳吸收期與碳排放期，但兩個(gè)時(shí)期對凈生態(tài)系統碳交換（NEE）年際變異的相對貢獻一直未明確。加之青藏高原偏遠地區碳通量觀(guān)測數據匱乏且存在共享限制，不同類(lèi)型高寒草地碳吸收周期時(shí)長(cháng)、碳吸收速率及其控制因素尚不明晰，制約了對高原碳循環(huán)機制的認知。
針對這一科學(xué)問(wèn)題，中國科學(xué)院西北高原生物研究所青海三江源草地生態(tài)系統國家野外科學(xué)觀(guān)測研究站依托 10 余年原位觀(guān)測，整合11個(gè)高寒草甸、7個(gè)高寒濕地、2個(gè)高寒灌叢草甸和 3 個(gè)高寒草原共24個(gè)站點(diǎn)的84年觀(guān)測數據，將年NEE分解為物候學(xué)組分（碳吸收期，CUP）和生理學(xué)組分（最大凈碳吸收速率，MCU），系統解析了CUP與 MCU對NEE 的調控機制及主導環(huán)境因子。
通過(guò)研究發(fā)現，NEE 年際變異中 38% 的貢獻來(lái)自 CUP， MCU貢獻 18%，證實(shí)延長(cháng)碳吸收周期對增強碳匯的效應優(yōu)于提升最大碳吸收速率。同時(shí)，天然草地CUP起始日期受春季降水顯著(zhù)驅動(dòng)，春季降水成為啟動(dòng)碳吸收周期的關(guān)鍵"扳機"；夏季水分可利用性對天然草地 MCU 呈負向調節，卻能促進(jìn)人工草地 MCU 提升。人類(lèi)管理措施（如播種、收割）主導人工草地 CUP 動(dòng)態(tài)，其碳吸收周期（106 天）較天然草地縮短約 30 天，直接影響 NEE 年際波動(dòng)。生態(tài)系統對比顯示，高寒草原雖擁有最長(cháng) CUP（147 天），但碳吸收強度最低；高寒濕地以最高 MCU（-5.02 g C m?2 d?1）成為高原最強"碳匯熱點(diǎn)"。此外，冬季生態(tài)系統呼吸占全年總量 15%，主要受降雪量和凈輻射調控；CUP 持續時(shí)間由早期降水和草地類(lèi)型共同決定，是導致 NEE 年際變異及生態(tài)系統差異的核心因素。未來(lái)將聚焦氣候異常對 CUP 和 MCU 的影響機制，進(jìn)一步完善高原碳匯動(dòng)態(tài)預測模型，為全球變化背景下的生態(tài)安全保障提供科技支撐。
研究成果近日以Water availability regulates the carbon uptake period and amplitude of net ecosystem exchange in alpine grasslands of the Qinghai-Xizang Plateau為題發(fā)表在Agricultural and Forest Meteorology（中國科學(xué)院1區TOP，IF = 5.6）。西北高原所賀福全工程師為第一作者，趙亮研究員為通訊作者。該研究獲得青海省帥才科學(xué)家（2024-SF-102）和青海省中青年人才托舉工程（青人才字[2023]1號）等資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016819232500276X?dgcid=author#tbl0002
圖1 NEE分解為碳吸收期(CUP)和最大凈碳吸收速率(MCU)
圖2青藏高原 24 個(gè)渦度相關(guān)觀(guān)測站點(diǎn)的位置
圖 3 (a) 高寒草甸、灌叢、濕地、草原及人工草地中年凈生態(tài)系統碳交換（NEE）隨凈碳吸收期（CUP）的變化；(b) 隨最大凈碳吸收速率（MCU）的變化；(c) 隨凈碳吸收起始日（BDOY）的變化；(d) 隨凈碳吸收終止日（EDOY）的變化
圖4 天然草地與人工草地中環(huán)境因子對凈生態(tài)系統碳交換（NEE）、凈碳吸收期（CUP）及最大凈碳吸收速率（MCU）影響的結構方程模型分析
