一项最新研究指出,在水分条件充足的情况下,气候变暖可能通过多重机制促进北方藓类泥炭地的土壤碳积累。研究认为,这一过程与变暖背景下北方森林和苔原土壤碳矿化加剧、碳以二氧化碳形式释放的趋势形成对比,并凸显藓类泥炭地在北方碳循环中的潜在作用。
该研究由中国科学院植物研究所肖凤娟教授牵头,联合赫尔辛基大学与芬兰气象研究所研究人员完成,2月9日发表于《自然生态与进化》(Nature Ecology & Evolution)。

研究团队指出,北方生态系统储存的碳量约为大气的两倍,且该区域变暖速度快于全球平均水平。基于北方森林与苔原的观测,学界普遍认为变暖会通过激活微生物降解加速碳流失。但北方地区同时分布着广泛的藓类泥炭地,约占北方生物群落的20%,却储存了约40%的碳库。由于藓类泥炭地具有高湿度、酸性及相对抑制微生物的环境特征,其对变暖的响应可能不同于更为干燥的北方生态系统。
为比较不同生态系统对变暖的响应,研究人员整合了93项基于野外变暖实验的735组配对观测数据,覆盖藓类泥炭地、维管植物主导的湿地、北方森林及苔原等类型。同时,团队还利用芬兰两处长期开放式顶盖变暖实验(分别持续6年和16年)开展机理层面的进一步分析。

综合结果显示,变暖可通过三条路径持续推动北方藓类泥炭地土壤碳积累:其一,在泥炭地水分充足的前提下,变暖刺激藓类植物生长并提升生态系统生产力;其二,变暖增强藓类植物合成具有抗微生物作用的次生代谢产物,并对土壤微生物分解能力产生负面级联影响;其三,变暖促进铁对土壤碳的保护作用,表现为反应性铁(氢)氧化物的积累增加,该过程与被研究者称为“铁锈工程师”的藓类植物生长增强相关。
研究人员据此推测,变暖引起的北方藓类泥炭地土壤碳增加,可能抵消北方森林碳汇减少或北极苔原异养呼吸增加所带来的碳损失近一半。
肖凤娟表示,研究结果显示藓类泥炭地在未来气候变暖情景下可能对北方生态系统碳排放起到缓冲作用,相关响应若能纳入地球系统模型,有助于提升对北方碳—气候反馈的预测准确性。
