CO2升高背景下植物与土壤碳储量的权衡关系学术资讯

导读

人类活动造成的CO2排放大约有30%被陆地生态系统吸收，但是未来陆地生态系统碳汇的估算还存在很大的不确定性，特别是未来土壤有机碳（soil organic carbon，SOC）的变化仍然不清楚。通常大家认为在CO2升高背景下，植物生物量和SOC的变化为正相关关系，因为生物量增加，植被凋落物也会增加，进而导致SOC的增加，而这种正相关的关系也已经应用到很多生态模型的建模中。但是这种假说没有考虑到CO2升高背景下，土壤有机物加速分解等因素也会使得SOC减少。因此本文作者利用大量观测数据，研究了大气CO2浓度上升时植物与土壤碳储量的之间的关系。

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图1. CO2升高实验中植物生物量和SOC储量之间的关系

作者利用大量CO2富集实验的结果，发现与之前的认识相反，在CO2浓度升高情况下，植物的生物量和SOC其实是负相关的关系，即如果植物生物量在CO2升高时显著增加，那么SOC则减少；但是如果植物生物量在CO2升高时变化不明显，那么SOC则显著增加。陆地生态系统的这种权衡机制与植物养分获取有关，植物通过吸收更多土壤中的养分来增加生物量，从而减少SOC的储存。

图2. 土壤养分条件影响植物和土壤对大气CO2升高的响应过程

作者进一步研究发现，总体而言，草原的SOC储量随着CO2浓度升高而增加(8±2%)，但是森林的SOC则没有增加(0±2%)。而草原植物生物量的增加(9±3%)则显著少于森林(23±2%)。目前生态系统模型不能反映CO2升高时植物生物量和SOC之间的这种权衡关系，未来的模型需要考虑这一过程，提高对SOC的模拟和预测。

来源：地球科学前沿

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