《地下碳排放的植物蒸騰流傳輸進程對全球變暖的回響》是依託福建師範大學，由孫傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：地下碳排放的植物蒸騰流傳輸進程對全球變暖的回響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫傑
- 依託單位：福建師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
中高緯度地區森林進行了20多年的增溫實驗，發現森林生態系統碳平衡對增溫具有負反饋機制，表現在通過增加地上部分植物生物量，來抵消增溫導致土壤呼吸的增加。最近研究表明，森林土壤呼吸可以通過林木蒸騰流傳輸至地上並最終釋放入大氣，這導致傳統方式測量土壤地下部分呼吸來評估森林碳平衡的方法出現嚴重低估。特別是濕潤中低緯度，林木蒸騰流速較大，其森林生態系統碳平衡負反饋機制對增溫的回響備受人們關注。本項目擬以濕潤亞熱帶常綠闊葉樹天然林和在其採伐跡地上營造的杉木人工林為研究對象，依託自主研發野外增溫實驗平台，套用原位13C同位素標記技術、高頻土壤呼吸長期室、侵入式熱耗散探針和非分光紅外CO2探頭來研究增溫對這種負反饋機制的影響。試圖揭示全球變暖背景下濕潤亞熱帶森林生態系統碳平衡負反饋機制是否受到地下碳排放的植物蒸騰流傳輸進程的影響，對科學認識與評價濕潤亞熱帶森林生態系統碳平衡對全球變暖的回響具有重要意義。
結題摘要
森林土壤地下部分的呼吸能夠通過蒸騰流被內部傳輸並且通過樹幹和樹冠直接釋放到大氣中，這意味著使用傳統的土壤CO2通量監測手段來分析森林碳平衡進程可能嚴重低估了根呼吸和異養呼吸的量，進而對森林生態系統對增溫的負反饋機制是否成立提出挑戰。在過去的幾十年間，人們使用了大量不同的技術來量化森林土壤的碳排放通量，但是所有傳統的方法都是基於根呼吸的CO2是先擴散到土壤中再進入大氣的這種假設。但是最近很多研究也發現， 植物冠層的光合作用和地下自養呼吸之間似乎存在一定的關係，但很少有研究注意到二者之間的其他相互關係，即地下的自養呼吸是否能通過內部傳輸可溶性的CO2到地上部分，並通過碳同化進行耦合。樹根呼吸產生的CO2可能大量通過蒸騰流向上傳輸併到達地上的組織。傳輸到地上後，大部分迅速通過植物的樹幹、枝條釋放 進入大氣，也可能通過同化作用進入植物組織。增溫對根呼吸的影響可能更多地促進蒸騰流途徑傳輸的CO2而不是擴散到土壤的那一部分CO2。本項目以亞熱帶常綠闊葉樹和杉木為研究對象，依託已經成熟運行3年的野外增溫實驗平台，通過自主研發的高解析度土壤呼吸長期室、樹幹CO2通量掃描系統、葉片光合/暗呼吸分離腔室等方法來研究根系呼吸通過蒸騰流地上排放的機制及其對增溫的回響，得出了以下主要結論：(1) 研究發現森林土壤根呼吸的日間波動幅度要遠大於異養呼吸，在乾熱的夏季這種趨勢要遠大於冬季。(2) 使用高時間解析度明暗自動化腔室監測泡桐葉片的CO2淨交換量和暗CO2排放量。發現泡桐葉片的暗CO2排放量大大超過了利用夜間呼吸進行機器學習來預測的白天呼吸的量，而且遮光導致的葉片暗CO2排放時間動態與葉片蒸騰速率高度同步，抑制葉片的蒸騰速率可以高度抑制這種葉片暗CO2排放的產生。(3) 增溫顯著抑制了通過傳統土壤呼吸監測方式測定的根呼吸(p＜0.01)。 研究結果對深入理解全球變暖對森林生態系統碳循環影響具有重要科學價值，對完善全球碳循環模型具有重要意義。
