点击显示 收起
以二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）为主的温室气体在大气中不断增加，产生温室效应，从而导致全球性气候变暖和区域极端事件频发。在此背景下，地球生态系统发生了剧大变化，而脆弱生态系统对全球变化的响应尤为敏感和剧烈。泥炭地是一种对全球变化较为敏感、生态功能相对脆弱的独特的湿地生态系统，特别是分布于高寒地区的泥炭地对全球变暖更为敏感。青藏高原是我国最大的泥炭地分布区，在我国陆地生态系统碳源汇格局乃至国土生态安全的整体框架中发挥着极其重要的屏障作用。但在全球变化背景下，青藏高原泥炭地面临生态系统稳定性降低、碳排放增强的潜在风险，严重威胁到区域生态安全屏障功能的发挥。
中国科学院成都生物研究所全球变化生态学陈槐课题组自2013年组建以来，在中科院 “百人计划”、中科院国际合作重点项目的支持下，积极搭建并立足于中科院若尔盖试验基地，通过野外控制试验、室内培养试验、模型模拟以及整合分析等方法，在高寒生态系统对全球变化响应及适应机制、泥炭地碳动态研究方面开展了一系列研究并获得进展。在温室气体通量研究方面，通过增温、节雨和水位变化模拟试验对泥炭地CH4排放动态开展了研究，结果表明，对于单因素效应，增温处理使CH4排放增加了28％，节雨增加了30％。相反，综合处理条件下能明显使CH4排放量减少58%。研究还发现当地下水位下降到50cm时CH4排放下降了约82％。综合考虑这三个影响因素，发现增温和节雨影响CH4的排放会随着地下水位的不同而变化。研究结果发表在Soil Biology & Biochemistry (Yang et al., 2014, 78: 83-89)；通过对大量相关研究的整合分析认为，气候变化和人类活动对青藏高原生物地球化学循环带来了显著影响，气候变暖会增强净初级生产力和土壤呼吸，减少湿地CH4排放和增加草地CH4消耗，全球变暖引起的冻土融化和冰川融化也将导致大量古碳排放。全球变暖可能不会导致氧化亚氮（N2O）排放的进一步增加，但湿度的增加可能会在一定程度上导致N2O排放。然而，在气候变化背景下有许多不确定因素影响着这种生物地球化学循环。研究结果发表在Global Change Biology (Chen et al., 2013, 19: 2940-2955）。在泥炭地碳动态方面，通过测量若尔盖7个不同点位的泥炭深度、放射性碳年龄、泥炭和碳累积率，结合遥感技术，对全新世以来青藏高原泥炭地碳动态进行了研究，结果表明，当前的若尔盖泥炭地泥炭C储量为0.477 Pg。研究结果发表在Quaternary Science Reviews (Chen et al., 2014, 95: 151-158)；通过模型模拟，还对全新世以来中国泥炭地碳动态进行了整合分析，结果表明，青藏高原泥炭碳累积率为32.3 g C m-2yr-1，中国东北泥炭碳累积率为14.7g C m-2yr-1。青藏高原泥炭地扩张和碳积累的高峰期发生在全新世早期。东北地区泥炭地迅速扩张和最大C的堆积速率发生在全新世中晚期。分散在中国的沿海和湖滨地区的泥炭地在全新世早期迅速扩大的原因是由于大范围的海侵，与较强的夏季日照和季候风相一致，而在全新世中、晚期，泥炭地积累放缓是由于较高和稳定的海平面以及强烈的夏季季风。中国泥炭地碳储量约为2.17 Pg。研究结果发表在Quaternary Science Reviews (Wang et al., 2014, 99: 34-41)。在碳评估方面，对中国水稻田、自然湿地及湖泊甲烷排放进行了整合分析与估算，得出中国水稻田、自然湿地、湖泊的甲烷排放总量为11.25Tg yr-1（1Tg=1012g）。其中水稻田年排放甲烷8.105 Tg，自然湿地年排放甲烷2.688 Tg湖泊（包括水库和池塘）年排放甲烷0.4590 Tg，研究结果发表在Global Change Biology（Chen et al., 2013, 19: 19-32）；分析了中国草地和森林对甲烷的吸收，并在此基础上进行估算。在中国，草地和森林两种甲烷的汇总吸收为1.323 Tg CH4 yr-1，低于过去估算的值2.56 Tg CH4 yr-1。其中，草地吸收0.650 Tg CH4 yr-1，森林吸收0.675 Tg CH4 yr-1。青藏高原的高寒区域是草地中最大的汇，吸收率为0.284 Tg CH4 yr-1，约占了中国草地总吸收量的44％。森林最大的汇分布在中国东部的湿润和半湿润地区，约占了中国森林总吸收的82％。研究结果发表在Soil Biology & Biochemistry (Wang et al., 2014, 74: 70-81).