增温促进微生物甲烷吸收提高了青藏高原草地生态系统碳汇

作者：海北站  更新时间：2022-10-13

  处于高海拔地区的青藏高原，在全球气候变化的背景下经历了大幅度的气候变暖，其升温幅度相当于过去50年全球平均水平的两倍。这种快速升温可能刺激土壤微生物过程，导致土壤温室气体排放增加，进而威胁土壤碳库的稳定性。由于对青藏高原高寒草地土壤有机碳的微生物代谢过程及其控制因素缺乏了解，制约了预测生态系统对气候变暖的响应。

  为了解决这一难题，清华大学杨云锋团队依托青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站，基于贺金生团队建立的增温-降水控制试验，探讨了4年增温、降水改变后，青藏高原高寒草甸土壤碳通量变化规律及其微生物机制。

  研究发现：(1) 4年增温导致甲烷吸收增加93.8%，二氧化碳排放增加11.3%，由于生态系统净碳通量(NEE)无明显变化，增温导致的甲烷吸收增加扩大了高寒草甸生态系统的碳汇能力；(2) 尽管降水对NEE和土壤甲烷通量有明显影响，但降水变化并没有改变增温对NEE和土壤甲烷通量的影响；(3) 与2年增温结果相比，4年增温导致微生物群落结构以及功能基因丰度显著变化；(4) 增温可能是通过改变土壤微生物群落结构和功能基因(即增加碳水化合物利用基因和甲烷氧化基因，减少甲烷生成基因)提高微生物甲烷吸收通量和二氧化碳排放量。结果表明，甲烷和二氧化碳循环过程中的特定微生物种群对气候变暖的反应，对土壤温室气体排放通量具有不同影响，高寒草甸土壤可能通过这种增强的微生物甲烷吸收在缓解气候变暖中发挥巨大作用。

  研究成果于2022年10月正式发表在《Global Change Biology》。

  原文链接：https://doi.org/10.1111/gcb.16444

图1 变暖对环境属性和生态系统碳通量的影响

 

图2 变暖对细菌和真菌的多样性以及群落结构的影响

  

图3 在变暖和降水变化条件下土壤群落结构与碳水化合物代谢基因的功能性转变