【论文】高原鼠兔抵消了气候变暖对青藏高原高寒沼泽草甸土壤有机碳的积极影响

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本文字数：1145字

阅读时间：4分钟

研究背景

青藏高原土壤碳库储量巨大，在全球碳循环过程中具有非常重要的作用。青藏高原作为全球变化的敏感区，已有诸多研究证明气候变暖可以改变青藏高原有机碳(SOC)库。此外，高原鼠兔作为青藏高原广泛分布的小型哺乳动物，其对土壤有机碳的影响也已引起广泛关注。然而，以往研究多侧重于增温或鼠兔的单一作用，目前关于气候变暖与鼠兔干扰的交互作用对青藏高原有机碳储存和动态的影响以及调控机制尚不清楚。

材料与方法

本研究样地位于青藏高原的高寒沼泽草甸(37°44′ N, 100°05′ E, 海拔3800 m)，样地中部分区域无鼠兔干扰(No pika)，部分有鼠兔干扰(可见的鼠兔洞, Pika)，我们在无和有鼠兔干扰区域中分别设置了OTC增温处理(Control, Warming)。每个处理3个重复。增温4年后，测定了植物生物量、土壤基础理化指标、土壤有机碳的物理组分和化学组成、土壤酶活性、微生物生物量、群落组成以及与碳氮循环相关的功能基因。通过方差分析探究了增温、鼠兔及其交互对以上指标的影响。

结果&讨论

研究结果表明，鼠兔干扰显著降低了SOC含量，增温以及增温与鼠兔干扰的交互作用接近显著。在无鼠兔干扰时，增温对土壤矿物结合态有机碳(MAOC)没有影响，但增温提高了颗粒态有机碳(POC)的含量(接近显著)并最终促进了SOC的积累(图1)。这主要是由于增温对植物地下生物量的显著促进(土壤碳潜在输入量增加)超过随微生物生物量、水解酶和功能基因增加而导致的碳分解的加快(图2)。与之不同，在有鼠兔干扰时，增温对SOC或POC均没有显著改变(图1)，其原因可能是增温在提高植物地上生物量(地下生物量并未改变)的同时也显著提高了土壤氧化酶的活性，使得植物碳输入的增加被分解抵消(图2)。

图1 土壤有机碳及其组分对增温和鼠兔干扰的响应

图2 增温在无鼠兔干扰(A)和有鼠兔干扰(B)下对土壤有机碳及其组分的作用概念图

小结

我们的研究说明，在无鼠兔干扰和有鼠兔干扰的情况下，增温对土壤SOC的影响机制不同，说明高原鼠兔干扰改变了土壤碳的增温效应，即鼠兔干扰可以抵消短期变暖对高寒沼泽草甸SOC和POC组分的积极影响。同时，也说明从土壤有机碳及其组分角度探究土壤SOC的变化，可以为揭示气候变化和生物因子干扰对土壤总碳库的影响提供更深入的证据。

本研究于2021年5月7日以“Plateau pika offsets the positive effects of warming on soil organic carbon in an alpine swamp meadow on the Tibetan Plateau”为题在线发表于Catena期刊上，北京大学城市与环境学院地下生态学研究组博士后袁霞为论文第一作者，朱彪研究员为论文通讯作者，其它合作作者还包括北京大学的秦文宽、陈迎、徐天乐和青海师范大学的陈克龙教授。本研究受到国家自然科学基金委项目 (31800437、31971528和31988102)、青藏高原环境与生态教育部重点实验室开放基金项目(2018-QHS-K06)的资助。

作者简介

袁霞，北京大学城市与环境学院生态学博士后，博士毕业于东北师范大学。主要从事全球变化生态学，微生物生态学，碳循环和养分循环等方面的研究。目前以第一作者在Ecology、Soil Biology & Biochemistry、Catena、Arctic, Antarctic and Alpine Research等期刊发表了一系列成果。

编辑 丨 干大勇

审核 丨 朱彪

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