科研進(jìn)展

西北高原所在青藏高原高寒草地碳匯關(guān)鍵機(jī)制研究方面取得新突破

發(fā)表日期：2025-06-11來(lái)源：西北高原生物研究所【放大縮小】

青藏高原因獨(dú)特地形被譽(yù)為地球"第三極"，其 146 萬(wàn)km²的高寒草地生態(tài)系統(tǒng)是重要碳匯，碳同化能力的季節(jié)及年際變化受氣候因子調(diào)控。該區(qū)域草地碳固存過(guò)程分為碳吸收期與碳排放期，但兩個(gè)時(shí)期對(duì)凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換（NEE）年際變異的相對(duì)貢獻(xiàn)一直未明確。加之青藏高原偏遠(yuǎn)地區(qū)碳通量觀測(cè)數(shù)據(jù)匱乏且存在共享限制，不同類型高寒草地碳吸收周期時(shí)長(zhǎng)、碳吸收速率及其控制因素尚不明晰，制約了對(duì)高原碳循環(huán)機(jī)制的認(rèn)知。

針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所青海三江源草地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站依托 10 余年原位觀測(cè)，整合11個(gè)高寒草甸、7個(gè)高寒濕地、2個(gè)高寒灌叢草甸和 3 個(gè)高寒草原共24個(gè)站點(diǎn)的84年觀測(cè)數(shù)據(jù)，將年NEE分解為物候?qū)W組分（碳吸收期，CUP）和生理學(xué)組分（最大凈碳吸收速率，MCU），系統(tǒng)解析了CUP與 MCU對(duì)NEE 的調(diào)控機(jī)制及主導(dǎo)環(huán)境因子。

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，NEE 年際變異中 38% 的貢獻(xiàn)來(lái)自 CUP， MCU貢獻(xiàn) 18%，證實(shí)延長(zhǎng)碳吸收周期對(duì)增強(qiáng)碳匯的效應(yīng)優(yōu)于提升最大碳吸收速率。同時(shí)，天然草地CUP起始日期受春季降水顯著驅(qū)動(dòng)，春季降水成為啟動(dòng)碳吸收周期的關(guān)鍵"扳機(jī)"；夏季水分可利用性對(duì)天然草地 MCU 呈負(fù)向調(diào)節(jié)，卻能促進(jìn)人工草地 MCU 提升。人類管理措施（如播種、收割）主導(dǎo)人工草地 CUP 動(dòng)態(tài)，其碳吸收周期（106 天）較天然草地縮短約 30 天，直接影響 NEE 年際波動(dòng)。生態(tài)系統(tǒng)對(duì)比顯示，高寒草原雖擁有最長(zhǎng) CUP（147 天），但碳吸收強(qiáng)度最低；高寒濕地以最高 MCU（-5.02 g C m?2 d?1）成為高原最強(qiáng)"碳匯熱點(diǎn)"。此外，冬季生態(tài)系統(tǒng)呼吸占全年總量 15%，主要受降雪量和凈輻射調(diào)控；CUP 持續(xù)時(shí)間由早期降水和草地類型共同決定，是導(dǎo)致 NEE 年際變異及生態(tài)系統(tǒng)差異的核心因素。未來(lái)將聚焦氣候異常對(duì) CUP 和 MCU 的影響機(jī)制，進(jìn)一步完善高原碳匯動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型，為全球變化背景下的生態(tài)安全保障提供科技支撐。

研究成果近日以Water availability regulates the carbon uptake period and amplitude of net ecosystem exchange in alpine grasslands of the Qinghai-Xizang Plateau為題發(fā)表在Agricultural and Forest Meteorology（中國(guó)科學(xué)院1區(qū)TOP，IF = 5.6）。西北高原所賀福全工程師為第一作者，趙亮研究員為通訊作者。該研究獲得青海省帥才科學(xué)家（2024-SF-102）和青海省中青年人才托舉工程（青人才字[2023]1號(hào)）等資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016819232500276X?dgcid=author#tbl0002