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GCB新发现 森林和草地土壤呼吸对降水变化的非对称响应是不同的

发布时间:2020-07-20

 作者:GCB全球变化生态学

地球水文循环的加剧会扩大降水的年际变化,这将对陆地碳(C)循环产生重大影响。之前的整合分析发现不同生态系统中土壤呼吸对降水的响应与降水变化的幅度大致呈线性关系(Liu et al., 2016),但是这种关系在极端降水条件下是否适用仍然未知。

该研究利用整合分析的方法分析了比刘玲莉等(GCB, 2016)更大范围的降水变化控制实验数据集(248篇论文,包含151项草地研究和97项森林研究)。结果发现:(1)土壤呼吸对降水变化的响应是高度非线性或者不对称的,并且在森林和草地之间,中度降水和极端降水变化之间存在显著差异;(2)土壤呼吸对降水变化的响应在草地为负不对称(凹下),在中度降水量变化下森林的响应为双不对称,正向不对称(凹下),而在极端降水变化下森林的响应为负不对称(凹下);(3)草地土壤呼吸对降水变化的负不对称响应可归因于土壤水分、微生物和根系活动对降水减少的敏感性高于对降水增加的敏感性;森林中,土壤呼吸对中度降水变化的正不对称响应主要由中等降水增加条件下微生物呼吸的显著增加所驱动,而负不对称响应则是由极端降水减少条件下根系生物量的减少和呼吸作用降低引起的。

该研究发现的草地和森林土壤呼吸对降水变化是非对称响应且不同的结果将大大提高我们对降水变率增加下陆地碳动态变化的预测能力。极端降水变化下土壤呼吸的负不对称响应表明,在未来的降水变化格局下,极端湿润和极端干旱情况下,草地和森林的土壤碳排放将减少。此外,土壤微生物和根系呼吸在土壤呼吸响应的贡献在不同生态系统之间和降水变化水平上可能存在很大差异。文中也发现土壤自养呼吸和异样呼吸对降水变化表现出不同的不对称响应(图3,附图S1S2)。鉴于自养呼吸和异养呼吸在生态系统碳循环中的功能不同,因此量化自养呼吸和异养呼吸对降水变化的敏感性差异至关重要,但是降水控制实验中将土壤呼吸的两种组分(自养呼吸和异养呼吸)区分开来的研究仍然有限。该研究提出(1)增加对土壤自养呼吸和异养呼吸的测量,以进一步提高土壤呼吸各组分对降水变化的响应及其对土壤呼吸非对称响应的贡献的认识;(2)进行更多极端降水条件下的野外控制实验研究。

 

 

 

 

 

文章doi: 10.1111/GCB.15270

引用文献:Liu, L., Wang,X., Lajeunesse, M.J., Miao, G., Piao, S., Wan, S., Wu, Y., Wang, Z., Yang, S.,Li, P. & Deng, M. (2016a) A cross-biome synthesis of soil respiration and itsdeterminants under simulated precipitation changes. Global Change Biology, 22,1394-1405. https://doi.org/10.1111/gcb.13156.