气候变化背景下退化泥炭地生态系统碳输出及其机制研究

在人类活动和气候变化影响下，泥炭沼泽生态系统急剧退化，进而逆行演替，可能会导致二氧化碳排放及可溶性有机碳大量输出。这很可能使得泥炭地生态系统由碳汇而转为碳源，也可能是全球范围内淡水水体中可溶性有机碳浓度显著升高的原因。然而，目前但对日益退化的泥炭地生态系统的碳输出（二氧化碳，甲烷排放及可溶性有机碳输出）过程及其对气候变化的敏感度还缺乏研究 .本次项目选址在青藏高原东北部的若尔盖高原，这一研究区域在全球具有典型性、代表性；重点研究退化泥炭地生态系统在气候变化背景下含碳温室气体排放及可溶性有机碳输出的动态变化及其原因。本项目研究目的在于揭示退化泥炭地生态系统碳输出对气候变化的敏感性研究及泥炭分解及氧化对退化泥炭地输出的贡献及机理，为基于碳库保育的高寒泥炭地生态系统保护与恢复提供科学依据。

在人类活动和气候变化影响下，泥炭沼泽生态系统急剧退化，进而逆行演替，可能会导致碳排放及可溶性有机碳大量输出。一直以来，关于泥炭地碳循环的研究大多都集中在北方泥炭地，热带和极地地区的泥炭地。然而，对于高海拔地区的泥炭地关注较少。如，位于青藏高原地区的若尔盖泥炭地，对气候变化及其敏感。本项目以若尔盖泥炭地为研究对象，对其面积进行了估算，摸清了它的碳储量以及泥炭累积速率，并初步研究了泥炭地碳动态对气候变化的响应特征。本项目的主要目的是研究1）全新世以来若尔盖泥炭地碳储量与累积速率；2）若尔盖泥炭地对气候变化的响应。主要的研究结论如下：.1）若尔盖泥炭地泥炭深度范围为0.2-6.0米，泥炭发育年龄大约1635-14095 cal. yr BP，泥炭累积速率为0.12-0.85 mm yr-1, 碳累积速率为5-48 g m-2 yr-1。根据遥感数据分析，我们得出若尔盖地区拥有未受扰动的泥炭地 3179 km2，退化泥炭1426 km2 ，泥炭地总面积为 4605 km2. 碳累积量达0.477 Pg (范围为 0.206-0.672 Pg)。.2) 研究表明，以4605 km2的泥炭地面积来计算，一个生长季内，土壤增温和雨量减少的交互作用使若尔盖泥炭地甲烷排放减少约58% (5.3 Gg/year)。同时，土壤增温和雨量减少的交互作用对甲烷排放的影响因水位不同差异较大。水位从0cm到-50cm，甲烷排放减少82%，排放值则从0.17 mg CH4 m-2 h-1 到 0.94 mg CH4 m-2 h-1 。环境改变对DOC的影响也因水位不同而异，DOC浓度对表层的水位波动极为敏感。本研究发现，泥炭地DOC浓度主要受到水位影响，因此，之前以温度变化来评价DOC的研究明显低估了水位对DOC变化的主导作用。古菌群落结构对模拟增温和水位变化情景的响应表现为，水位变动和干旱显著影响泥炭地古菌群落结构，当水位大于等于10 cm时，10cm处古菌丰度最高（109cells per gram dry soil），当水位下降20cm或更低时，古菌丰度降低(108cells per gram dry soil)。当水位保持不变时，增温显著降低了古菌丰度，而干旱仅在水位高于-20cm时减少古菌丰度。结果表明水位变化可直接影响古菌群落结构，有可能在大尺度范围下对甲烷排放造成间接影响。