土壤呼吸(Rs)是陸地生態(tài)系統(tǒng)排放到大氣二氧化碳(CO2)的最大通量，在全球碳循環(huán)中發(fā)揮重要作用。土壤呼吸一般由兩部分組成，一部分是異養(yǎng)呼吸(Rh)，為土壤微生物分解有機(jī)物時(shí)所釋放的CO2;另一部分是自養(yǎng)呼吸(Ra)，主要包括活體根系呼吸所釋放的CO2。在全球范圍內(nèi)，土壤呼吸通常隨溫度增加而增加，其響應(yīng)強(qiáng)度用土壤呼吸溫度敏感性(Q10)表示，即溫度每增加10℃土壤呼吸所增加的倍數(shù)，能夠反映出碳-氣候反饋機(jī)制。因此，了解全球尺度下土壤呼吸及其溫度敏感性對(duì)氮添加的響應(yīng)，有助于提高預(yù)測土壤碳動(dòng)態(tài)及其對(duì)氣候變化反饋能力。
近期，中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所王云強(qiáng)團(tuán)隊(duì)副研究員楊陽聯(lián)合加拿大阿爾伯塔大學(xué)、中科院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、西北農(nóng)林科技大學(xué)等多家高校和科研單位，建立了氮添加和環(huán)境氣候因子之間的復(fù)雜作用機(jī)制框架。在此基礎(chǔ)上，從全球261篇文章中收集了1413對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，研究氮添加對(duì)不同陸地生態(tài)系統(tǒng)類型土壤呼吸及其溫度敏感性的影響。
研究發(fā)現(xiàn)：氮添加增加了農(nóng)田、沙漠和灌叢的Ra，但降低了草地、森林(包括針葉林和落葉林)和濕地的Ra。與此相反，氮添加增加了草地、濕地和沙漠的Rh，但降低了除沙漠外其他生態(tài)系統(tǒng)類型的Q10。全球范圍內(nèi)的氮添加降低了Rs(降低19.5%)和Q10(降低32.1%)，Rs的降低主要與Rh的降低有關(guān)。同時(shí)，施添加量在100-150kgha–1yr–1范圍，土壤呼吸及其溫度敏感性呈下降趨勢，而土壤有機(jī)碳含量呈上升趨勢，這意味著100-150kgha–1yr–1的氮添加量可能是維持土壤碳庫的最佳范圍。土壤pH、碳氮比和微生物呼吸熵是土壤呼吸及其溫度敏感性的主要影響因子。研究表明，應(yīng)將土壤有機(jī)碳對(duì)氮添加的依賴效應(yīng)納入全球碳模型中，以改進(jìn)全球變化背景下土壤碳循環(huán)的評(píng)估。
相關(guān)成果發(fā)表在土壤學(xué)期刊SoilBiology&Biochemistry上。研究工作得到國家自然科學(xué)青年基金、陜西省面上科學(xué)基金、中科院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃，黃土與第四紀(jì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)培育基金和開放基金的聯(lián)合資助。
論文鏈接
全球氮添加背景下土壤呼吸與環(huán)境氣候因子之間的復(fù)雜作用機(jī)制框架
全球氮添加實(shí)驗(yàn)樣點(diǎn)分布圖
全球氮添加對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸及其溫度敏感性的影響
土壤呼吸及其溫度敏感性的環(huán)境氣候影響因子分析
