气候变化下维管植物对大气碳同化和泥炭碳分解的调控作用

气候变化可以通过促进维管植物的生长来改变泥炭地植物群落的组成。然而,这种植被变化如何影响泥炭地碳动态仍然不清楚。为了评估植被变化对碳吸收和释放的影响,我们在两处以泥炭藓为主的泥炭地上进行了维管植物去除实验,这两处泥炭地代表了沿气候梯度下自然植被演替的不同阶段。对净生态系统CO_(2)交换量的周期性测量表明,维管植物在确保净碳吸收潜力方面发挥着关键作用,尤其是在气候变暖的情况下。然而,维管植物的存在也增强了生态系统呼吸量,通过利用呼吸作用产生的CO_(2)中放射性碳(bomb-^(14)C)特征的季节变化,我们证明根际激发效应增强了泥炭碳的异养分解。观察到的泥炭碳分解的根际激发效应与溶解有机物的更高度腐殖化相匹配,在植物的生长季之后仍然很明显。我们的研究结果强调了根际激发效应在泥炭地中的相关性,特别是在评估与气候变化相关的植被群落组成发生变化的泥炭地未来碳汇功能时。     

升温后泥炭孔隙水溶解有机碳浓度及其不稳定性:野外贫瘠沼泽地增温试验

北欧和北美的研究表明,近几十年来水生生态系统中溶解有机碳(DOC)浓度增加。尽管关于溶解有机碳提高的机制还没有定论,但是一般认为其根本原因在于升温、降水变率增加和大气沉降变化等气候变化因素。本实验历时长达3年,通过在泥炭地上方1.24 m处安装红外灯积极增温,测试了增温对泥炭孔隙水组成的影响。结果发现在泥炭地下5 c m处,生长季中各处理的平均温度(n=5)比对照处理高1.9±0.4℃(t=5.03,P=0.007)。同时,在泥炭地下25 c m处,生长季中各处理的孔隙水D O C浓度(73.4±3.2 m g/L)比对照处理(63.7±2.1 m g/L)高15%(t=4.69,P0.001)。此外,升温后的处理中,D O C分解速率是实验室内对照处理的2倍,芳香性比对照组孔隙水更低(增温后泥炭在254 nm处的吸光度降低)。溶解有机氮(DON)浓度变化规律与DOC一致,每单位碳中溶解的氮随着温度升高而下降。以往的研究表明,在这个实验地,增温使净初级生产力增加;同时,几丁质酶和葡萄苷酶的活性增加。本实验观察到,增温条件下DOC浓度增加,可能是因为根际微生物和植物相互作用的结果。在能去质子化生物分子池中,也探测到增温后出现较多的、独特的含有较高双键(DBE)的含氮化合物(在通过超高分辨率离子电喷雾质谱鉴定达到的所有化合物中占16%),这些化合物可能是随着增温引起的植物、微生物和酶活性增加后的产物。随着泥炭地持续升温,相对不稳定的DOC含量升高,这可能导致地表径流中DOC浓度增加,还可能作为有效的电子供体(或者受体)源使陆地和水生环境中的CO2和CH4增加。