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高寒草地占青藏高原地表面積的60％，其植被和土壤（0～1.0m深度）分別儲(chǔ)存～0.80和～7.50　Pg　C。高寒草地生態(tài)系統(tǒng)每年的碳匯強(qiáng)度約為17?130　Tg　C，是緩解全球氣候變化的一種潛在的基于自然的解決方案（Nature－Based　Solution）。近年來(lái)，青藏高原面臨著大氣氮沉降加劇（～1.0?g　N　m^–2?year^–1）和降水增加（～0.02　mm^–1?year^–1）等環(huán)境變化，對(duì)高寒草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)產(chǎn)生了深刻的影響，但存在很大的不確定性?？茖W(xué)認(rèn)知高寒草地土壤有機(jī)碳的空間格局及其對(duì)大氣氮沉降和降水格局改變的響應(yīng)機(jī)制是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)全球變化背景下區(qū)域碳儲(chǔ)功能演變的重要理論基礎(chǔ)。

中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所高寒生態(tài)系統(tǒng)與全球變化學(xué)科團(tuán)組經(jīng)過(guò)研究，匯編了自2000年以來(lái)青海省422組高寒草地碳儲(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)算法模型，結(jié)合植被、氣候和地形等空間數(shù)據(jù)集，得出青海省高寒草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)總量為3.65　Pg　C，其中96.02％儲(chǔ)存在表層（0－30　cm）土壤中，3.75％儲(chǔ)存在植被地下部分，0.23％儲(chǔ)存在植被地上部分。青海高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)碳密度從西北向東南增加，主要遵循植被綠度和降水的空間格局；依托高寒草地氮添加（10　g／m²／a）和降水改變（減雨50％和增雨50％）的全因子隨機(jī)區(qū)組聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)平臺(tái)（海北高寒草甸、那曲高寒草甸、班戈高寒草原），發(fā)現(xiàn)氮相關(guān)處理顯著增加高寒草甸地上生物量（AGB）。氮添加疊加減雨處理顯著增加海北高寒草甸淺層（0－10　cm）地下生物量（BGB）。高寒草地淺層土壤有機(jī)碳含量（SOCC）對(duì)氮水改變響應(yīng)微弱。AGB、BGB和SOCC的時(shí)空變化受氣溫及站點(diǎn)背景的共同影響。SOCC的響應(yīng)受站點(diǎn)背景SOCC負(fù)向效應(yīng)及AGB正向效應(yīng)的綜合調(diào)控。高寒草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)存變化由站點(diǎn)背景、氣候和氮水改變的交集效應(yīng)調(diào)節(jié)，而并三者的非單獨(dú)效應(yīng)，凸顯了生態(tài)系統(tǒng)背景碳儲(chǔ)及氣候因子的重要性。研究結(jié)果有助于認(rèn)知高寒草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)功能與氣候變化之間的復(fù)雜反饋機(jī)制。

研究成果分別以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發(fā)表在Ecosystems（中國(guó)科學(xué)院2區(qū)，IF?。健?.70）和　Agriculture，　Ecosystems?。Αnvironment（中國(guó)科學(xué)院1區(qū)TOP，IF?。健?.0）上。西北高原所張法偉博士為論文第一作者兼通訊作者。該工作得到了青海省重點(diǎn)研發(fā)與轉(zhuǎn)化計(jì)劃科技國(guó)際合作專項(xiàng)（2024－HZ－801）；青海省寒區(qū)恢復(fù)生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題（2023－KF－03）；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（32471752）和青海省2021昆侖英才－拔尖人才等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。

論文鏈接：https：／／doi．org／10.1007／s10021－024－00957－2和https：／／doi．org／10.1016／j．a(chǎn)gee．2025.109475

青海高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)空間格局的結(jié)構(gòu)方程模型

高寒草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)對(duì)氮添加和降水改變響應(yīng)的方差分解