東北地理所在多年凍土區(qū)泥炭沼澤碳庫對環(huán)境要素變化響應(yīng)研究中取得進展
自然生態(tài)系統(tǒng)的碳捕獲與碳封存是可以部分抵消人為排放CO2、減緩溫室效應(yīng)的重要途徑，是其重要生態(tài)功能之一。多年凍土區(qū)泥炭沼澤占凍土面積近20%并儲存凍土生態(tài)系統(tǒng)近50%的土壤碳以及全球陸地土壤碳庫近10%。近年來，增溫等環(huán)境要素變化加速凍土融化并嚴(yán)重威脅其碳庫穩(wěn)定性。
2019年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署提出凍土區(qū)泥炭沼澤碳匯功能喪失已成為全球即將面對的五個新興環(huán)境問題之一。大興安嶺北部泥炭沼澤位于全球高緯度多年凍土區(qū)南緣，極易受到氣候變化等擾動因素的影響，其碳庫穩(wěn)定性也將成為其應(yīng)對環(huán)境變化的關(guān)鍵要素。
為深入了解環(huán)境要素變化對多年凍土區(qū)泥炭沼澤碳庫穩(wěn)定性影響，研究人員利用FTIR紅外光譜過對大興安嶺北部多年凍土區(qū)泥炭沼澤不同優(yōu)勢植被群落下表層土壤及沉積柱芯中有機質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)進行對比分析。研究發(fā)現(xiàn)，速效鉀、速效磷等營養(yǎng)元素是影響表層土壤有機質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素，并與其芳香族化合物和有機碳的含量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系、多糖類化合物含量呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系（圖1）。
由于泥炭沼澤不同類型優(yōu)勢植被下表層土壤的營養(yǎng)元素含量并無顯著差異，泥炭沼澤優(yōu)勢植被的改變僅引起表層土壤有機質(zhì)的腐殖化度和芳香族化合物含量發(fā)生顯著變化，而多糖類化合物和有機碳含量并無顯著變化，其潛在原因有可能為優(yōu)勢植被由草本植物轉(zhuǎn)變?yōu)楣鄥仓参飼r通常伴隨著水位的下降，并增加了表層泥炭土壤的分解程度，使更多化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定的芳香族化合物保存在表層泥炭土壤中。
圖1. 多年凍土區(qū)泥炭沼澤不同植被群落下表層泥炭土壤有機質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)元素關(guān)系冗余分析。
過去千年以來，局部降水和火擾動的差異有可能是引起泥炭沼澤碳庫穩(wěn)定性產(chǎn)生變化的主要因素（圖2）。特別是在距今250-200年, 高強度的火擾動促使更多草本的生長并導(dǎo)致這一時期累積的植物凋落物中含有較高含量的多糖類化合物，并導(dǎo)致勁濤（JT）泥炭沼澤在這一時期累積了更多的多糖類化合物和較低的芳香族化合物，并高于宏圖（HT）泥炭沼澤。而在其他時期， HT泥炭沼澤碳庫中多糖類化合物明顯高于JT泥炭沼澤，而芳香族化合物在兩個泥炭柱芯中相近，并推測降水差異是導(dǎo)致HT泥炭沼澤土壤碳庫穩(wěn)定性略低于JT泥炭沼澤。
圖2. 過去千年尺度大興安嶺北部多年凍土區(qū)泥炭沼澤碳庫穩(wěn)定性及其潛在影響因素變化趨勢。
相關(guān)研究成果于近期發(fā)表在國際期刊Biogeochemistry和Catena上，由濕地生態(tài)工程學(xué)科組叢金鑫特別研究助理與濕地演化與生態(tài)功能學(xué)科組高傳宇副研究員和王國平研究員等共同完成。相關(guān)研究受國家自然科學(xué)基金（42101108, 42171103），中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會（2020235），“一帶一路”國際科學(xué)組織聯(lián)盟專題聯(lián)盟（ANSO-PA-2020-14）、東北地理所青年科學(xué)家小組（2022QNXZ01）等項目共同資助。
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論文信息如下:
Cong, J., Gao, C., Ji, S., Li, X., Han, D., &Wang, G. (2023). Changes in organic matter properties and carbon chemical stability in surface soils associated with changing vegetation communities in permafrost peatlands. Biogeochemistry. DOI: 10.1007/s10533-023-01028-9
原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10533-023-01028-9
Cong, J., Gao, C., Xing, W., Han, D., Li, Y., & Wang, G. (2022). Historical chemical stability of carbon pool in permafrost peatlands in northern Great Khingan Mountains (China) during the last millennium, and its paleoenvironmental implications. CATENA, 209, 105853.
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816221007116
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