青藏高原植物吸收的二氧化碳量超过冻土和植物呼吸排放值
【摘要】:高纬度和高海拔地区蕴藏着大量的永久冻土碳。气候变暖可能导致永久冻土融化和自养呼吸加速释放CO2，但也可能增加植物对CO2的固定，从而缓解甚至抵消CO2损失。青藏高原拥有地球上面积最大的高寒永久冻土区。然而，考虑到该地区最近经历了超过每十年0.3°C的大气变暖速率，目前的CO2净平衡状况和对变暖的反馈仍不清楚。我们检查了32个涡度协方差站点，发现在2002年至2020年期间，有一个意外的净CO2汇（其中26个站点产生了净CO2汇），是先前估计数量的四倍。碳交换的温度敏感性分析发现，水热同期的夏天碳固定速率系统性地高于冬季碳释放对温度的敏感性，且这一现象在更高海拔地区更加明显。16个控制实验结果显示，青藏高原碳汇在模拟变暖情境下总体呈现增强趋势且存在阈值（-2.0 C），模式模拟也表明青藏高原暖湿化对碳固定的促进超过了冻土碳释放的影响（21世纪末不同气候情境下净碳汇范围为178~318 Tg C y-1）。研究结果表明，青藏高原高寒生态系统总体是重要的碳汇且持续增强，将对气候变暖形成植物为主导的负反馈。
如果不考虑水生碳输出，青藏高原陆地碳汇可能被高估
【主要观点】:Wei et al.利用区域尺度涡动相关观测网报告了青藏高原(TP)的净二氧化碳汇。他们还预测，在未来气候暖湿化的情况下，通过模拟工作，青藏高原地区的二氧化碳汇将大幅增加。CO2汇归因于植物碳同化超过了永久冻土碳损失和植物呼吸。尽管广义点是可靠的，但我们认为，如果包括水生碳输出，青藏高原的碳平衡可能会是不同的情况。因为并不是所有的永冻土碳损失都被涡动相关塔捕获。
陆源碳，包括净初级生产力产生的有机碳和化学风化或土壤呼吸产生的无机碳，随着水流积极进入水生生态系统。河网不断地从陆地生态系统向下游地区输出溶解碳和颗粒碳。激流水体和静水水体向大气排放大量气态碳，包括CO2和CH4。当将一个生态系统或区域视为一个体积时，碳的水生输出代表了碳损失。因此，陆地碳汇可以通过水生碳去除显著抵消。我们之前的研究发现，水生碳输出可以抵消青藏高原流域每年净生态系统产量的30%。不幸的是，大多数涡流协方差系统无法测量水生碳损失。水生系统的气态碳通量几乎不能被安装在陆地上的涡动协方差通量塔捕获，这是Wei et al.研究地点的大多数情况。还必须补充河水中的横向碳输出，以全面了解生态系统碳平衡。
青藏高原也被称为“亚洲水塔”，是许多亚洲大河的发源地，包括长江、黄河、澜沧江、怒江、雅鲁藏布江和印度河。河网可以通过水道将大量陆地碳从青藏高原中输出。整个青藏高原丰富的湖泊、池塘和湿地也可能排放大量的碳。在气候变暖和湿润的情况下，强化的水文循环可能会增加水生碳输出。例如，升温引起的永久冻土融化导致大量的土壤碳横向输出。更多的降水和增加的径流可能会加强土壤碳的侵蚀和运输。因此，如果不考虑水生碳输出的大小和变化，预计陆地CO2汇的强度是不确定的。
净生态系统碳收支的概念是考虑生态系统或地区中所有碳的收益和损失的最佳概念。陆地和水生生态系统碳流量的完整清单对于评估生态系统或区域碳平衡至关重要。尽管水生碳通量的重要性已得到充分证实，陆地碳通量测量在整个青藏高原中更为普遍。如果水生途径造成的永久冻土碳损失缺乏量化或被忽视，则碳汇可能被高估。
【主要观点】:碳在多圈层的积累和流动，受到学界关注。青藏高原被称为“亚洲水塔”，是水圈、冰冻圈、生物圈和大气圈多圈层体现最全的区域之一，独特的冰川、冻土、湖泊、河流和高寒湿地，为阐释陆表水体相关碳过程提供了理想场所。研究发现，高寒草地是重要的CO2和CH4汇，而水体向外界水平输送的碳是主要潜在流失路径。河流通过水平运移和垂向释放（CO2和CH4）共抵消了陆地CO2汇的12.6%，高寒湿地、湖泊、热融湖塘、冰川等通过碳损失抵消了陆地碳汇的4.2%。综上，青藏高原陆表水体路径的碳流失仅抵消高寒生态系统CO2汇的16.8%，陆地生态系统CO2汇仍主导区域净碳平衡。
该研究初步绘制了青藏高原碳平衡过程的全景图，并指出了目前高原碳源汇研究中的不确定性。研究表明，加强冰川、热融湖塘和滑塌等碳流失热点区原位观测和系统研究的紧迫性，为青藏高原生态安全屏障优化提供了科技支撑。
文章来源：全球变化与碳氮循环 2021-11-12
