科研進(jìn)展
西北高原所在高寒草地土壤有機碳變化研究中取得新進(jìn)展
高寒草地占青藏高原地表面積的60％，其植被和土壤（0～1.0m深度）分別儲存～0.80和～7.50 Pg C。高寒草地生態(tài)系統每年的碳匯強度約為17?130 Tg C，是緩解全球氣候變化的一種潛在的基于自然的解決方案（Nature－Based Solution）。近年來(lái)，青藏高原面臨著(zhù)大氣氮沉降加劇（～1.0?g N m–2?year–1）和降水增加（～0.02 mm–1?year–1）等環(huán)境變化，對高寒草地生態(tài)系統碳循環(huán)產(chǎn)生了深刻的影響，但存在很大的不確定性。科學(xué)認知高寒草地土壤有機碳的空間格局及其對大氣氮沉降和降水格局改變的響應機制是準確預測全球變化背景下區域碳儲功能演變的重要理論基礎。
中國科學(xué)院西北高原生物研究所高寒生態(tài)系統與全球變化學(xué)科團組經(jīng)過(guò)研究，匯編了自2000年以來(lái)青海省422組高寒草地碳儲數據，構建機器學(xué)習算法模型，結合植被、氣候和地形等空間數據集，得出青海省高寒草地生態(tài)系統碳儲總量為3.65 Pg C，其中96.02％儲存在表層（0－30 cm）土壤中，3.75％儲存在植被地下部分，0.23％儲存在植被地上部分。青海高原高寒草地生態(tài)系統碳密度從西北向東南增加，主要遵循植被綠度和降水的空間格局；依托高寒草地氮添加（10 g／m2／a）和降水改變（減雨50％和增雨50％）的全因子隨機區組聯(lián)網(wǎng)試驗平臺（海北高寒草甸、那曲高寒草甸、班戈高寒草原），發(fā)現氮相關(guān)處理顯著(zhù)增加高寒草甸地上生物量（AGB）。氮添加疊加減雨處理顯著(zhù)增加海北高寒草甸淺層（0－10 cm）地下生物量（BGB）。高寒草地淺層土壤有機碳含量（SOCC）對氮水改變響應微弱。AGB、BGB和SOCC的時(shí)空變化受氣溫及站點(diǎn)背景的共同影響。SOCC的響應受站點(diǎn)背景SOCC負向效應及AGB正向效應的綜合調控。高寒草地生態(tài)系統碳儲存變化由站點(diǎn)背景、氣候和氮水改變的交集效應調節，而并三者的非單獨效應，凸顯了生態(tài)系統背景碳儲及氣候因子的重要性。研究結果有助于認知高寒草地生態(tài)系統碳儲功能與氣候變化之間的復雜反饋機制。
研究成果分別以Precipitation Determines the Spatial Variability of Vegetation and Topsoil Organic Carbon Densities of Alpine Grasslands in the Qinghai－Tibetan Plateau， China和Context dependencies in the responses of plant biomass and surface soil organic carbon content to nitrogen addition and precipitation change within alpine grasslands發(fā)表在Ecosystems（中國科學(xué)院2區，IF ＝ 3.70）和 Agriculture， Ecosystems ＆ Environment（中國科學(xué)院1區TOP，IF ＝ 6.0）上。西北高原所張法偉博士為論文第一作者兼通訊作者。該工作得到了青海省重點(diǎn)研發(fā)與轉化計劃科技國際合作專(zhuān)項（2024－HZ－801）；青海省寒區恢復生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)放課題（2023－KF－03）；國家自然科學(xué)基金面上項目（32471752）和青海省2021昆侖英才－拔尖人才等項目的聯(lián)合資助。
論文鏈接：https：／／doi．org／10.1007／s10021－024－00957－2和https：／／doi．org／10.1016／j．a(chǎn)gee．2025.109475
青海高原高寒草地生態(tài)系統碳儲空間格局的結構方程模型
高寒草地生態(tài)系統碳儲對氮添加和降水改變響應的方差分解
