黑沙蒿灌丛生态系统碳平衡对昼夜非对称增温的响应

作者：韩聪; 刘鹏; 母艳梅; 原媛; 郝少荣; 田赟; 查天山; 贾昕^*

来源：植物生态学报, 2022, 46(12): 1473-1485.

• 净生态系统生产力
• 碳平衡
• BIOME-BGC
• 非对称增温
• 日间增温
• 夜间增温
• 黑沙蒿

探究黑沙蒿(Artemisia ordosica)灌丛净生态系统生产力(NEP)和碳利用效率(CUE)对昼夜非对称增温的响应,揭示碳平衡各组分对日间或夜间增温的相对敏感性,对于预测此类生态系统在气候变化条件下的碳源/汇属性及固碳能力是十分必要的。该研究基于涡度协方差观测数据进行模型参数化和验证,采用BIOME-BGC模型模拟不同增温情景,检验非对称增温如何影响NEP、CUE及其组分,包括:总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(Re)、自养呼吸(AR)、异养呼吸(HR)、维持呼吸(MR)、生长呼吸(GR)、净初级生产力(NPP)等。非对称增温方式包括:(1)延续历史升温趋势(1954–2020年)的昼夜非对称增温(日间增温1.2℃,夜间增温1.8℃);(2)日间或夜间单独增温(2、4、6℃)。主要结果:(1)与观测值拟合关系较好的指标包括GPP的逐日值和逐年值、Re的逐日值以及NEP的逐年值(决定系数:0.72–0.88;效率系数:0.72–0.79),拟合关系相对较弱的指标包括Re的逐年值和NEP的逐日值(决定系数:0.57、0.26;效率系数:0.46、0.12)。(2)所有增温情景对GPP、Re及其组分、NPP均呈促进作用。其中,GPP、Re、AR、MR对日间增温比对夜间增温更为敏感;NPP、HR、GR则对夜间增温更敏感。(3)在所有增温情景下,Re (约13%)和AR (约16%)的增幅均比GPP (约10%)更大,因此NEP和CUE呈下降趋势。并且NEP和CUE均对日间增温更敏感。(4) NEP和CUE在昼夜非对称增温情景分别下降了约68%和5%,对日间增温下降的幅度比夜间分别高约8%和1%。尽管有区域或全球尺度的研究认为增温会提高生态系统碳汇能力,但该研究结果表示增温抑制半干旱地区碳汇能力,这表明当前为减缓全球变暖所付出的努力是必要的。

• 单位
  二十一世纪空间技术应用股份有限公司; 北京林业大学