西北高原所在高寒草地土壤有机碳变化研究中取得新进展

西北高原所在高寒草地土壤有机碳变化研究中取得新进展

青藏高原高寒草地在全球气候变化中扮演着重要角色。近年来，中科院西北高原生物研究所科研团队在高寒草地土壤有机碳变化研究中取得重要进展，相关成果发表在国际知名期刊上。

高寒草地占青藏高原地表面积的60%，其植被和土壤（01.0m深度）分别储存约0.80和7.50 Pg C。高寒草地生态系统每年的碳汇强度约为17-130 Tg C，是缓解全球气候变化的一种潜在的基于自然的解决方案(Nature-Based Solution)。近年来，青藏高原面临着大气氮沉降加剧(1.0 g N m-2 year-1)和降水增加(~0.02 mm-1 year-1)等环境变化，对高寒草地生态系统碳循环产生了深刻的影响，但存在很大的不确定性。科学认知高寒草地土壤有机碳的空间格局及其对大气氮沉降和降水格局改变的响应机制是准确预测全球变化背景下区域碳储功能演变的重要理论基础。

中国科学院西北高原生物研究所高寒生态系统与全球变化学科团组，1）汇编了自2000年以来青海省422组高寒草地碳储数据，构建机器学习算法模型，结合植被、气候和地形等空间数据集，得出青海省高寒草地生态系统碳储总量为3.65 Pg C，其中96.02%储存在表层(0-30 cm)土壤中，3.75%储存在植被地下部分，0.23%储存在植被地上部分。青海高原高寒草地生态系统碳密度从西北向东南增加，主要遵循植被绿度和降水的空间格局；2）依托高寒草地氮添加(10 g/m2/a)和降水改变(减雨50%和增雨50%)的全因子随机区组联网试验平台(海北高寒草甸、那曲高寒草甸、班戈高寒草原)，发现氮相关处理显著增加高寒草甸地上生物量(AGB)。氮添加叠加减雨处理显著增加海北高寒草甸浅层(0-10 cm)地下生物量(BGB)。高寒草地浅层土壤有机碳含量(SOCC)对氮水改变响应微弱。AGB、BGB和SOCC的时空变化受气温及站点背景的共同影响。SOCC的响应受站点背景SOCC负向效应及AGB正向效应的综合调控。高寒草地生态系统碳储存变化由站点背景、气候和氮水改变的交集效应调节，而并三者的非单独效应，凸显了生态系统背景碳储及气候因子的重要性。研究结果有助于认知高寒草地生态系统碳储功能与气候变化之间的复杂反馈机制。

研究成果分别以Precipitation Determines the Spatial Variability of Vegetation and Topsoil Organic Carbon Densities of Alpine Grasslands in the Qinghai-Tibetan Plateau, China和Context dependencies in the responses of plant biomass and surface soil organic carbon content to nitrogen addition and precipitation change within alpine grasslands发表在 Ecosystems （中国科学院2区，IF = 3.70）和 Agriculture , Ecosystems & Environment （中国科学院1区TOP，IF = 6.0）上。西北高原所张法伟博士为论文第一作者兼通讯作者。该工作得到了青海省重点研发与转化计划科技国际合作专项（2024-HZ-801）；青海省寒区恢复生态学重点实验室开放课题（2023-KF-03）；国家自然科学基金面上项目（32471752）和青海省2021昆仑英才-拔尖人才等项目的联合资助。

论文链接：https://doi.org/10.1007/s10021-024-00957-2和https://doi.org/10.1016/j.agee.2025.109475

青海高原高寒草地生态系统碳储空间格局的结构方程模型

高寒草地生态系统碳储对氮添加和降水改变响应的方差分解