凍融交替現(xiàn)象是青藏高原基本自然特征之一，氣候變化作用下的凍結(jié)-解凍過(guò)程更為廣泛和頻繁，對(duì)高寒生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能產(chǎn)生重要影響，使國(guó)家生態(tài)安全屏障建設(shè)面臨新的挑戰(zhàn)。近兩年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所王小丹研究團(tuán)隊(duì)基于地處羌塘高原腹地的申扎站凍融生態(tài)綜合觀測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，開(kāi)展了營(yíng)養(yǎng)適應(yīng)機(jī)制和地氣交換等方面的研究并取得系列進(jìn)展。
研究認(rèn)為，青藏高原土石混合介質(zhì)中礫石存在對(duì)凍融過(guò)程有重要調(diào)節(jié)作用，影響植被生長(zhǎng)和土壤養(yǎng)分儲(chǔ)量。研究發(fā)現(xiàn)，藏北高寒草地表層土壤礫石含量較高，礫石空間分布與土壤凍融作用關(guān)系密切。礫石存在有助于減小細(xì)土容重和改善土壤水熱性質(zhì)，并可能通過(guò)促進(jìn)植被根系發(fā)育和抑制地上生物量從而改變高寒草地植被生物量分配格局。礫石影響下的細(xì)土含量、植被凋落物輸入量以及碳氮養(yǎng)分流失量等的變化被認(rèn)為是影響高寒土壤有機(jī)碳和全氮儲(chǔ)量的關(guān)鍵因子。
研究認(rèn)為，青藏高原凍融區(qū)根系特征和種間關(guān)系顯著影響植物不同形態(tài)氮素吸收效率研究發(fā)現(xiàn)，粗根有利于提升高寒植物抗凍融能力，但會(huì)顯著降低其氮素吸收速率；比根長(zhǎng)和比表面積是決定NO3?, NH4+ 和甘氨酸吸收的關(guān)鍵指標(biāo)。凍融環(huán)境下紫花針茅具有穩(wěn)定的氮素吸收偏好（NO3?），而青藏苔草和矮火絨草對(duì)氮素吸收偏好會(huì)因臨近物種的改變有所調(diào)整；紫花針茅-青藏苔草組合可以使得兩者均保持高效的氮素吸收效率。
通過(guò)系列研究，該團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了青藏高原高寒生態(tài)系統(tǒng)CH4排放和吸收機(jī)理模塊，揭示了其源匯關(guān)系變化規(guī)律。研究表明，高寒草地是重要的CH4匯，其CH4吸收主要受水分條件調(diào)控。得益于青藏高原高海拔導(dǎo)致的強(qiáng)烈凍融過(guò)程，微地形起伏強(qiáng)的高寒濕地僅為CH4的弱源。高寒草地能夠極大抵消高寒濕地的CH4 釋放，但近期的氣候變暖及濕地面積擴(kuò)張改變了青藏高原CH4的源匯平衡。
以上研究成果分別發(fā)表在Plant and Soil、Biology and Fertility of Soils、Journal of Geophysical Research 、Climatic Change、Atmospheric Environment等國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊上。
1.https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-017-3376-9
2.https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11104-017-3434-3
3.https://link.springer.com/article/10.1007/s00374-017-1230-0
4.https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10584-017-2069-y
5.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231017300468
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申扎站高寒濕地和高寒草原凍融過(guò)程模擬平臺(tái)及部分監(jiān)測(cè)設(shè)備
高寒草原不同地形對(duì)地上地下生物量的影響
生態(tài)系統(tǒng)不同指標(biāo)對(duì)氮偏好的指示
臨近物種對(duì)高寒草原優(yōu)勢(shì)種氮偏好的改變
青藏高原自然生態(tài)系統(tǒng)源匯分布及動(dòng)態(tài)變化