|
1. 研究背景
尽管地上及地下温度在未来会同时增加,但大多数研究只对地上或者地下增温,并且缺乏长期观测数据来揭示增温对于森林土壤呼吸影响的机理。
2. 研究方案
借助野外控制试验的方法,作者们在明尼苏达州的两个试验站点(CFC和HWRC)对森林幼苗进行了地上与地下同时增温,并测定了增温与其它两种因素(降雨量与冠层开放度)的交互作用。增温处理包括:对照(不升温)、升温1.7 °C、升温3.3 °C;降雨量处理包括100 %与60 %降雨量;冠层开放度包括开放式与封闭式。在13年的试验期间,累计测定了22386次土壤呼吸。
3. 研究结果
首先,相较于仅存的另外两个长期森林增温试验(Harvard Forest [26年]和Flakaliden warming experiment [16年],两个试验都只对地下进行了增温处理),我们试验的每单位地上地下同时增温导致的土壤呼吸增加程度更高(可达另外两个试验的2至8倍)。这很有可能是因为地上增温可以进一步提高植物生长以及凋落物,最终增加土壤的碳投入量,进而提高土壤微生物活性及土壤呼吸。此结果表明,只增加地上或者地下温度的试验设计很有可能低估全球气候变暖对土壤呼吸的提升作用。
其次,结构方程模型表明,一方面,增温可以通过提高土壤温度进而增加土壤呼吸;另一方面,增温也会降低土壤含水量进而抑制土壤呼吸(图2)。而干旱可以进一步激化增温导致的土壤干旱,最终削弱增温对土壤呼吸的增加效应。此结果表明,土壤呼吸对增温的响应受到降雨量的极大影响。
第三,在土壤处于较湿润情况下,增温一般显著提高土壤呼吸;然而在土壤极度干旱的情况下,增温对土壤呼吸的提升作用减弱,甚至出现增温降低土壤呼吸的现象(图3)。这极大可能归因于,在本就土壤干旱的情况下,增温进一步加剧了土壤微生物的缺水现象,最终降低了土壤呼吸。此结果表明,土壤干湿程度能显著改变增温对土壤呼吸影响的程度甚至方向。因此,此现象应该受到高度重视,否则的话,在降雨以及土壤含水量波动极大的未来,我们可能错误地估算森林土壤呼吸在全球变暖情况下的变化。
最后,增温对土壤呼吸的影响在年际间呈现极大的变化(图4),此结果表明了长期试验的重要性。否则的话,只依靠短期试验的结果,我们很有可能高估或者低估全球增温对森林土壤呼吸的影响。
作者简介
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41561-024-01512-3
编辑 |张可
排版|夏天
欲知更多内容,敬请围观小柯机器人频道:http://paper.sciencenet.cn/AInews/
“小柯地球”是“小柯”系列学术公众号之一,主要介绍地球领域顶级学术期刊最新论文信息。“小柯”是一个科学新闻写作机器人,由中国科学报社联合北大团队研发而成。新闻由“小柯”独立完成,经领域专家和科学编辑双重人工审校。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-9-7 13:20
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社