《长期氮沉积对沙丘草地生态系统响应夏季臭氧升高的影响》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2020-02-24
  • 氮沉积和对流层臭氧是造成植被破坏的重要因素,但这两者间相互作用造成的影响还鲜为人知。本研究对长期的氮沉积是否可以改变一个半自然植被群落对臭氧的敏感性进行了评估。在英国沙丘草原沿氮梯度(5–25?kg?N/ha/y,包括两个长期实验样地)进行围隔实验,并熏蒸2.5个月以模拟中度和高度臭氧暴露。对20种臭氧敏感物种的叶片所受的臭氧破坏进行了定量分析。测量了土壤溶液中溶解的有机碳(DOC)和土壤胞外酶,以研究氮沉积对土壤进程的次生影响。围隔实验中氮沉积量最高地方的植物叶片受到的臭氧损伤最小,而受氮污染最轻地方的植物叶片受臭氧的损伤最严重。这是由植被群论敏感性差异造成的结果,而非物种的不同。受氮污染的地点,对臭氧敏感的杂草和莎草较少,耐臭氧的草类相对较多。围隔实验中植被组成的不同与氮沉积的关系传达了对不同地点对臭氧的不同复原力。在最高含量臭氧处理条件下的围隔实验显示,土壤溶液中溶解的有机碳(DOC)升高,且氮沉积增加。这说明,即使表现出的叶片损伤相对较小,这些“臭氧复原”植被群落可能通过降低吸收光合产物的能力来维持生理损伤,随后这些损伤以溶解的有机碳(DOC)形式通过根部进入土壤。我们得出的结论是,对于沙丘草原而言,臭氧暴露风险最高的地区是长期氮沉降水平最低的地区。本研究凸显了除了考虑污染物对单个物种的影响之外,考虑污染物对植被群落和生态系统范围内的影响是非常重要的。同时,本研究还强调保护“清洁”生境免受空气污染和其他环境压力的必要性。

相关报告
  • 《研究发现气候变暖显著削弱北半球高纬度陆地生态系统夏季碳汇功能》

    • 来源专题:中国科学院亮点监测
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2019-01-10
    • 12月19日,《自然-通讯》(Nature Communications)杂志在线发表了中国科学院青藏高原研究所、青藏高原地球科学卓越创新中心研究员汪涛和教授朴世龙及其合作团队题为Emerging negative impact of warming on summer carbon uptake in northern ecosystems 的研究论文。该论文首次报道了气候变暖显著削弱了北半球高纬度地区陆地生态系统夏季碳汇功能。   北半球高纬陆地生态系统是一个巨大碳汇,在全球碳平衡中扮演着重要角色,因此在气候增暖趋势下,高纬陆地碳汇功能对气温波动的响应成为目前普遍关注的重大科学问题。在北半球高纬地区,夏季是植被生长最活跃的时期,也是植物吸收大气CO2最多的季节,其净碳吸收大小会显著影响生态系统碳源汇功能。然而,目前人们对夏季碳汇功能对气温波动的响应及其动态变化了解甚少。因此,该研究基于北半球高纬度大气CO2浓度观测数据,系统分析了过去30多年来气温波动对夏季碳汇功能的动态影响及其成因。研究结果表明,过去30多年来气温波动与夏季碳汇大小呈显著负相关,即温度上升显著削弱了夏季碳汇功能(图1)。值得注意的是,这种显著负相关主要发生在上个世纪90年代中期以来,而上世纪80年代初至90年代中期气候变暖并没有对夏季碳汇产生不利影响。围绕该现象的成因,该研究进一步基于多源遥感、生态系统异养呼吸以及北极海冰等资料,并结合大气传输模型,发现这主要归因于夏季植被生产力对温度变化的敏感程度下降(图2),而非生态系统异养呼吸、大气环流或北极海冰消融等因素变化导致。   该研究与最近发表的春季(Piao et al., 2017, Nature Climate Change, 7, 359–363)和秋季(Liu et al., 2018, Geophysical Research Letters, 45, 5562–5571)研究均显示,过去30多年来气候变暖对高纬陆地生态系统碳源汇功能的影响发生了转变。最值得关注的是,该研究与近期春季研究结果即气候变暖对春季碳汇的促进作用正在减弱,表明了气候变暖对高纬陆地生态系统碳汇功能的影响已变得更加不利。该研究得到中国科学院A类战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”等的资助。
  • 《全球变暖可能增加淡水生态系统的甲烷排放》

    • 来源专题:气候变化科学领域监测服务
    • 编译者:刘建华
    • 发布时间:2014-04-08
    • 一项由英国艾克赛特大学(UniversityofExeter)主导完成的合作研究,通过收集数百个实验室的实验数据与现场调查数据,并通过对产生甲烷菌的单一物种种群、微生物群落及整个生态系统的分析表明,随着温度的升高,甲烷通量也呈增加趋势。这一题为《在微生物到生态系统尺度上甲烷通量与温度存在一致的依存关系》(MethaneFluxesShowConsistentTemperatureDependenceAcrossMicrobialtoEcosystemScales)的文章发表于2014年3月的Nature期刊上。 研究人员指出,甲烷是一种强效温室气体,全球变暖潜力比二氧化碳大25倍,所以了解其排放会怎样随温度升高而改变对于气候预测非常重要。淡水生态系统中的甲烷主要由名为古菌(Archaea)的古老微生物群所排放,这些微生物群存在于没有氧气的水浸沉积物中,它们在分解生物质过程中起着非常重要的作用,在这一过程中产生了甲烷而非二氧化碳作为其代谢副产品。 研究同时指出,甲烷排放随温度升高而增加的速度要高于碳循环中另外两个关键过程:呼吸作用(产生二氧化碳)和光合作用(消耗二氧化碳)。这表明,与水生生态系统、陆地湿地与稻田等向全球排放二氧化碳的速度相比,全球变暖可能增加了甲烷的排放量。 与生产及消耗二氧化碳的呼吸作用与光合作用相比,甲烷通量对温度更为敏感,这一发现突出表明,全球碳循环对未来气候变化起着加速而非减缓的作用。 虽然生物甲烷通量是全球甲烷排放过程中的重要组成部分,但它们的规模与影响因素尚有不确定性,这对我们预测碳循环这一关键过程对全球变暖的响应造成一定的障碍。而这一研究为科学家研究生态系统中甲烷排放对全球变暖响应的控制机制提供了非常重要的线索。 (王勤花编译)