Nature | CO2升高背景下植物與土壤碳儲量的權衡關系

導讀

人類活動造成的CO2排放大約有30%被陸地生態系統吸收,但是未來陸地生態系統碳匯的估算還存在很大的不確定性,特別是未來土壤有機碳(soil organic carbon,SOC)的變化仍然不清楚。通常大家認為在CO2升高背景下,植物生物量和SOC的變化為正相關關系,因為生物量增加,植被凋落物也會增加,進而導致SOC的增加,而這種正相關的關系也已經應用到很多生態模型的建模中。但是這種假說沒有考慮到CO2升高背景下,土壤有機物加速分解等因素也會使得SOC減少。因此本文作者利用大量觀測數據,研究了大氣CO2濃度上升時植物與土壤碳儲量的之間的關系。

原文信息

正文

圖1. CO2升高實驗中植物生物量和SOC儲量之間的關系

作者利用大量CO2富集實驗的結果,發現與之前的認識相反,在CO2濃度升高情況下,植物的生物量和SOC其實是負相關的關系,即如果植物生物量在CO2升高時顯著增加,那么SOC則減少;但是如果植物生物量在CO2升高時變化不明顯,那么SOC則顯著增加。陸地生態系統的這種權衡機制與植物養分獲取有關,植物通過吸收更多土壤中的養分來增加生物量,從而減少SOC的儲存。

圖2. 土壤養分條件影響植物和土壤對大氣CO2升高的響應過程

作者進一步研究發現,總體而言,草原的SOC儲量隨著CO2濃度升高而增加(8±2%),但是森林的SOC則沒有增加(0±2%)。而草原植物生物量的增加(9±3%)則顯著少于森林(23±2%)。目前生態系統模型不能反映CO2升高時植物生物量和SOC之間的這種權衡關系,未來的模型需要考慮這一過程,提高對SOC的模擬和預測。

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