長白山苔原生態系統代表植物對變暖回響的研究

《長白山苔原生態系統代表植物對變暖回響的研究》是依託上海套用技術大學，由周玉梅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：長白山苔原生態系統代表植物對變暖回響的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周玉梅
• 依託單位：上海套用技術大學

項目摘要

苔原生態系統是氣候變暖的最敏感區域，是理想的氣候變暖研究平台，過去40年氣象資料顯示，長白山苔原經歷著明顯的變暖。長白山苔原與北極苔原具有相似的氣候背景和植被類型，由於進入苔原以及在苔原從事科學研究有很多困難，所以對苔原生態系統一直沒有進行過系統的研究。我們根據國際苔原標準，在長白山苔原(2450米)建立開頂箱被動增溫系統，研究變暖對苔原典型矮小灌木仙女木(Dryas octopetala L.)和篤斯越橘(Vaccinium uliginosum L.)地上和地下部分主要生態功能的影響。明確植物物候、生長和生物量對變暖的回響方向和尺度，結合營養器官物質代謝、生態系統碳氮通量以及土壤養分的同步研究，闡明變暖對生長的影響是否受土壤養分限制，最終揭示長白山苔原生態系統回響目前及未來變暖的模式及相關機制。

結題摘要

氣候變暖已成為不可爭議的事實，最近50年氣溫的上升趨勢幾乎是近100年來的兩倍，溫度明顯影響生態系統與大氣間碳交換。全球尺度上的溫度變化並不是均勻的，北半球、高緯度地區或苔原生態系統是氣候變化的敏感區域。苔原生態系統主要集中在北極，我國只有長白山和阿爾泰山有獨特的苔原生態系統，苔原生態系統對氣候變暖的回響是揭示未來植被變化及生態系統碳格局的理想平台。本項目自2012年起，根據國際苔原標準，在長白山苔原帶（海拔2028米）建立10個開頂箱被動增溫系統，箱內外安裝自動記錄空氣溫濕度、土壤溫濕度及光合有效輻射的小型氣象站，以苔原典型矮小灌木仙女木(Dryas octopetala)、篤斯越橘(Vaccinium uliginosum)和牛皮杜鵑(Rhododendron aureum)為研究對象，在生長季(6-9月)開展野外溫室氣體通量監測，同步取樣進行室內養分等分析。連續四年的研究結果顯示，苔原生長季增溫使土壤CO2排放增加，但同時也增加了NO2和CH4的吸收，溫室氣體的變暖潛力主要由土壤CO2決定；生長季增溫明顯增加了土壤細菌和真菌含量並改變了二者在土壤中的相對比例，由於增溫導致土壤細菌/真菌比增加，因此，長期變暖可能會降低土壤穩定性；增溫會改變苔原土壤礦質元素含量，使土壤中Fe、Al和K含量增加，但Cu、Mg、Mn、Zn和Ga含量降低；三種優勢植物葉片中養分含量對增溫的回響並不一致，且與土壤養分變化也未呈現同步回響，牛皮杜鵑和篤斯越桔葉K含量增加，但東亞仙女木葉片養分含量基本未受增溫影響；葉片中次生代謝物質含量在增溫條件下降低，可能使苔原植物在防禦上的投放減少。因此，增溫會明顯影響苔原土壤與大氣間的碳氮交換及改變植物功能。