科研动态

西北生态环境资源研究院在降水变化对荒漠草原甲烷吸收和氧化亚氮排放的影响获进展

  •   甲烷 (CH4和氧化亚氮 (N2O)分别是大气中第二和第三大重要的温室气体,其辐射强度分别是大气二氧化碳分子的30倍和300倍左右,更重要的是N2O能够破坏大气中的臭氧层,深刻影响着地球系统的生物安全。有氧层土壤是大气甲烷重要的汇,其主要受土壤水分的调控。此外,降水变化显著的调节着土壤水分的变化,影响着干旱区土壤氧气含量和土壤微生物的活动,深刻影响着有氧层土壤甲烷氧化过程和氮循环过程,势必会显著的影响荒漠草原甲烷和氧化亚氮通量的源汇的强度。 

      中国科学院西北生态环境资源研究院(以下简称西北研究院”)左小安研究员团队在乌拉特荒漠草原设置了7个降水梯度,探究降水变化对荒漠草原CH4吸收和N2O排放的影响。研究发现荒漠草原CH4吸收具有显著的季节性变化(1),且其年吸收量与年降水量呈现非线性增加的趋势,在春季和夏季减少降水显著减少CH4的吸收,而增加降水的影响并不显著。且发现CH4的吸收对减少降水的响应比增加降水的响应更敏感,尤其对小幅的降水变化(20%)比较大幅度的降水变化(40%60%)的响应更敏感,这主要归因于土壤空隙含水率具有重要的调节作用:太多或者太少的土壤空隙含水率抑制CH4的吸收,而适度的土壤空隙含水率促进它的吸收。相比而言,降水变化会偶尔增加N2O的排放,但这并没有显著影响荒漠草原N2O排放的年通量(2),这主要归因于荒漠草原N2O排放主要受氮素的限制。进一步分析发现荒漠草原N2O排放可能主要来自于土壤氨氧化古菌参与的土壤氨氧化过程,其次是土壤反硝化关键功能基因参与的土壤反硝化过程。这为科学预测荒漠草原CH4吸收和N2O排放响应降水变化提供了重要的理论依据,还可为IPCC准确评估荒漠草原温室气体(CH4 N2O)源汇强度提供数据支撑。 

      上述研究成果以 Precipitation changes regulate the annual methane uptake in a temperate desert steppe 和 No significant change noted in annual nitrous oxide flux under precipitation changes in a temperate desert steppe 为题分别发表在Science of The Total Environment 和 Land Degradation & Development 杂志上。西北研究院助理研究员岳平为论文第一作者,左小安研究员为论文通讯作者。 

      上述研究获国家自然科学基金项目(42071140、41703131)、第二次青藏高原科学考察与研究项目(2019QZKK0305)等共同资助。

      文章链接 1 2

    1 20187月至20206月 研究区自然降水和温度的变化特征(a),荒漠草原甲烷吸收(CH4)对减少降水(b)和增加降水(c)的响应特征

    图2 20187月至20206月 研究区自然降水和温度的变化特征(a),荒漠草原氧化亚氮排放(N2O)对减少降水(b)和增加降水(c)的响应特征

    责编 :刘虹洁