主要內(nèi)容
濕地覆蓋地球表面積的6%，但儲存著全球三分之一的土壤有機碳。濕地植被通過光合作用將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機碳，在濕地土壤中積累。此外，濕地的厭氧環(huán)境使得有機碳的分解速度較慢，所以濕地是碳素積累速度最快的自然生態(tài)系統(tǒng)。越來越多的證據(jù)表明，氣候變暖正在顯著改變濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。氣候變暖是否會刺激濕地釋放更多的溫室氣體，是全球變化研究亟需解決的關(guān)鍵問題之一。
基于數(shù)據(jù)爬蟲技術(shù)和逆方差隨機效應(yīng)模型薈萃分析方法，本研究集成了1990-2022年間在167個獨立自然濕地站點開展的人為增溫模擬實驗數(shù)據(jù)，對CO2、CH4和N2O三種溫室氣體排放對增溫的響應(yīng)開展了研究。研究發(fā)現(xiàn)：目前，濕地是溫室氣體的匯（-533.4 g CO2-eq m-2 year-1）。如果全球升溫幅度在1.5-2°C，濕地的溫室氣體“匯”功能減弱超過一半（約-57%）。也就是說，即使《巴黎協(xié)定》全球平均氣溫較前工業(yè)化時期上升幅度控制在 2°C 以內(nèi)，并努力將溫度上升幅度限制在 1.5°C 以內(nèi)的目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)，濕地在減緩氣候變化方面所起的作用仍然會大幅減弱。
在大的空間尺度上，濕地優(yōu)勢植物功能群的差異可以很好的解釋不同升溫模擬實驗中，濕地溫室氣體源匯變化的不確定性。增溫后，在灌木類、禾草類等維管植物占優(yōu)勢的濕地，CO2凈吸收增加；苔蘚、地衣等隱花植物占優(yōu)勢的濕地，CO2凈排放顯著增加。不管濕地優(yōu)勢植物功能群如何，增溫都促進了濕地CH4的凈排放，因為與低親和力的甲烷氧化菌相比，產(chǎn)甲烷菌對土壤溫度的變化更為敏感。
此外，本研究還量化了濕地N2O排放對增溫的響應(yīng)。雖然濕地N2O排放通量較低，但氣候變暖顯著增強（約27%）了禾草類植物占優(yōu)勢的濕地氧化亞氮的凈排放?？紤]到百年尺度上N2O的溫室效應(yīng)是CO2的298倍，即使少量的N2O排放增加也可能對全球升溫產(chǎn)生不可忽視的貢獻。本研究還發(fā)現(xiàn)，在維管植物占優(yōu)勢的多年凍土濕地，氣候變暖會更加顯著地促進CH4和N2O的凈排放，從而對氣候變暖產(chǎn)生正反饋作用。
政府間的氣候變化委員會（IPCC）第6次氣候變化評估報告中特別指出，《巴黎協(xié)定》溫控目標(biāo)下，未來碳排放空間估算不確定的主要來源之一是濕地等生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放對氣候變化響應(yīng)的不確定。本研究揭示了濕地溫室氣體排放對增溫響應(yīng)的特征以及不確定的主要來源，也為濕地-氣候反饋機制的模擬研究提供了新啟示。
不同優(yōu)勢植物功能群濕地對增溫的響應(yīng)：
上圖表示CO2、CH4和N2O三種溫室氣體凈通量對增溫的響應(yīng)，下圖表示三種溫室氣體的全球增溫潛勢(GWP)和持續(xù)通量全球增溫潛勢(SGWP)的響應(yīng)。
結(jié)論
一、
不同植物類型的濕地在不同溫度下的CO2、CH4和N2O凈排放量。其中，植物為維管植物的濕地在升溫后CO2吸收增加，而以隱花植物為主的濕地則成為了CO2的源。此外，以維管植物為主的濕地成為了CH4和N2O的凈源。
二、
在大的空間尺度上，濕地優(yōu)勢植物功能群的差異可以很好的解釋不同升溫模擬實驗中，濕地溫室氣體源匯變化的不確定性。增溫后，在灌木類、禾草類等維管植物占優(yōu)勢的濕地，CO2凈吸收增加；苔蘚、地衣等隱花植物占優(yōu)勢的濕地，CO2凈排放顯著增加。不管濕地優(yōu)勢植物功能群如何，增溫都促進了濕地CH4的凈排放，因為與低親和力的甲烷氧化菌相比，產(chǎn)甲烷菌對土壤溫度的變化更為敏感。
三、
在北極圈內(nèi)，多數(shù)地下凍土濕地存在于較高的緯度。與沒有凍土的地點相比，凍土下的維管植物站點的二氧化碳匯增加了11%，而隱花植物站點的二氧化碳源增加了47%。在凍土下的維管植物站點上，GPP增加最多（14%），而在凍土下的隱花植物站點上，ER增加最多（29%）。此外，在凍土濕地中觀察到的甲烷和氧化亞氮源的增強程度均大于非凍土濕地。
引文
Bao, T., G. Jia & X. Xu*, 2023: Weakening greenhouse gas sink of pristine wetlands under warming. Nature Climate Change, doi: 10.1038/s41558-023-01637-0.
原文鏈接
https://www.nature.com/articles/s41558-023-01637-0
轉(zhuǎn)載自： 生態(tài)環(huán)境學(xué)報紙《Nature Climate Change | 全球變暖導(dǎo)致自然濕地的溫室氣體“匯”功能大幅減弱》，侵權(quán)聯(lián)系。
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