主要內(nèi)容
濕地覆蓋地球表面積的6%，但儲(chǔ)存著全球三分之一的土壤有機(jī)碳。濕地植被通過(guò)光合作用將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，在濕地土壤中積累。此外，濕地的厭氧環(huán)境使得有機(jī)碳的分解速度較慢，所以濕地是碳素積累速度最快的自然生態(tài)系統(tǒng)。越來(lái)越多的證據(jù)表明，氣候變暖正在顯著改變濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。氣候變暖是否會(huì)刺激濕地釋放更多的溫室氣體，是全球變化研究亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
基于數(shù)據(jù)爬蟲技術(shù)和逆方差隨機(jī)效應(yīng)模型薈萃分析方法，本研究集成了1990-2022年間在167個(gè)獨(dú)立自然濕地站點(diǎn)開展的人為增溫模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)CO2、CH4和N2O三種溫室氣體排放對(duì)增溫的響應(yīng)開展了研究。研究發(fā)現(xiàn)：目前，濕地是溫室氣體的匯（-533.4 g CO2-eq m-2 year-1）。如果全球升溫幅度在1.5-2°C，濕地的溫室氣體“匯”功能減弱超過(guò)一半（約-57%）。也就是說(shuō)，即使《巴黎協(xié)定》全球平均氣溫較前工業(yè)化時(shí)期上升幅度控制在 2°C 以內(nèi)，并努力將溫度上升幅度限制在 1.5°C 以內(nèi)的目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)，濕地在減緩氣候變化方面所起的作用仍然會(huì)大幅減弱。
在大的空間尺度上，濕地優(yōu)勢(shì)植物功能群的差異可以很好的解釋不同升溫模擬實(shí)驗(yàn)中，濕地溫室氣體源匯變化的不確定性。增溫后，在灌木類、禾草類等維管植物占優(yōu)勢(shì)的濕地，CO2凈吸收增加；苔蘚、地衣等隱花植物占優(yōu)勢(shì)的濕地，CO2凈排放顯著增加。不管濕地優(yōu)勢(shì)植物功能群如何，增溫都促進(jìn)了濕地CH4的凈排放，因?yàn)榕c低親和力的甲烷氧化菌相比，產(chǎn)甲烷菌對(duì)土壤溫度的變化更為敏感。
此外，本研究還量化了濕地N2O排放對(duì)增溫的響應(yīng)。雖然濕地N2O排放通量較低，但氣候變暖顯著增強(qiáng)（約27%）了禾草類植物占優(yōu)勢(shì)的濕地氧化亞氮的凈排放?？紤]到百年尺度上N2O的溫室效應(yīng)是CO2的298倍，即使少量的N2O排放增加也可能對(duì)全球升溫產(chǎn)生不可忽視的貢獻(xiàn)。本研究還發(fā)現(xiàn)，在維管植物占優(yōu)勢(shì)的多年凍土濕地，氣候變暖會(huì)更加顯著地促進(jìn)CH4和N2O的凈排放，從而對(duì)氣候變暖產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔谩?/span>
政府間的氣候變化委員會(huì)（IPCC）第6次氣候變化評(píng)估報(bào)告中特別指出，《巴黎協(xié)定》溫控目標(biāo)下，未來(lái)碳排放空間估算不確定的主要來(lái)源之一是濕地等生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放對(duì)氣候變化響應(yīng)的不確定。本研究揭示了濕地溫室氣體排放對(duì)增溫響應(yīng)的特征以及不確定的主要來(lái)源，也為濕地-氣候反饋機(jī)制的模擬研究提供了新啟示。
不同優(yōu)勢(shì)植物功能群濕地對(duì)增溫的響應(yīng)：
上圖表示CO2、CH4和N2O三種溫室氣體凈通量對(duì)增溫的響應(yīng)，下圖表示三種溫室氣體的全球增溫潛勢(shì)(GWP)和持續(xù)通量全球增溫潛勢(shì)(SGWP)的響應(yīng)。
結(jié)論
一、
不同植物類型的濕地在不同溫度下的CO2、CH4和N2O凈排放量。其中，植物為維管植物的濕地在升溫后CO2吸收增加，而以隱花植物為主的濕地則成為了CO2的源。此外，以維管植物為主的濕地成為了CH4和N2O的凈源。
二、
在大的空間尺度上，濕地優(yōu)勢(shì)植物功能群的差異可以很好的解釋不同升溫模擬實(shí)驗(yàn)中，濕地溫室氣體源匯變化的不確定性。增溫后，在灌木類、禾草類等維管植物占優(yōu)勢(shì)的濕地，CO2凈吸收增加；苔蘚、地衣等隱花植物占優(yōu)勢(shì)的濕地，CO2凈排放顯著增加。不管濕地優(yōu)勢(shì)植物功能群如何，增溫都促進(jìn)了濕地CH4的凈排放，因?yàn)榕c低親和力的甲烷氧化菌相比，產(chǎn)甲烷菌對(duì)土壤溫度的變化更為敏感。
三、
在北極圈內(nèi)，多數(shù)地下凍土濕地存在于較高的緯度。與沒有凍土的地點(diǎn)相比，凍土下的維管植物站點(diǎn)的二氧化碳匯增加了11%，而隱花植物站點(diǎn)的二氧化碳源增加了47%。在凍土下的維管植物站點(diǎn)上，GPP增加最多（14%），而在凍土下的隱花植物站點(diǎn)上，ER增加最多（29%）。此外，在凍土濕地中觀察到的甲烷和氧化亞氮源的增強(qiáng)程度均大于非凍土濕地。
引文
Bao, T., G. Jia & X. Xu*, 2023: Weakening greenhouse gas sink of pristine wetlands under warming. Nature Climate Change, doi: 10.1038/s41558-023-01637-0.
原文鏈接
https://www.nature.com/articles/s41558-023-01637-0
轉(zhuǎn)載自： 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)紙《Nature Climate Change | 全球變暖導(dǎo)致自然濕地的溫室氣體“匯”功能大幅減弱》，侵權(quán)聯(lián)系。
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