北京理加联合科技有限公司

LICA United Technology Limited

服务热线: 010-51292601
企业邮箱
新闻资讯 News
News 新闻详情

气候和物种控制着滨海湿地土壤有机碳

日期: 2020-03-16
浏览次数: 143

导读

沿海湿地是地球上生产力最高、碳含量最丰富的生态系统之一。海岸湿地的长期碳储量主要以土壤有机质(SOM)的形式存在于地下。除了作为碳汇外,土壤有机质还影响湿地生态系统的结构、功能和稳定性。为了预测和减轻气候变化的影响,有必要进一步了解环境因子如何控制湿地土壤有机质的。因此,作者选择了墨西哥湾北岸的跨不同气温带和降雨梯度的10个河口湿地进行调查,收集了10个河口湿地不同海拔和植被梯度带中的植物样品和土壤样品,综合分析了四个环境因素(包括:气候、植物群落、土壤母质和地形)对滨海湿地土壤有机碳的影响。



▉  原文信息

气候和物种控制着滨海湿地土壤有机碳


▉  正文


土壤蕴藏着陆地生态系统中最大的碳库,土壤中的碳储量高于比全球植物和大气中碳库之和。作为典型的滨海湿地生态系统,红树林和盐沼生存着具有高生产力的维管植物群落,这些植物产生的大量有机物由于存在限制分解的非生物条件而以土壤有机质的形式积聚在地下。另外,由于海平面上升导致的滨海湿地沉积物和有机质加速积累,为土壤有机质的累积和埋藏提供了连续不断的容纳空间。因此,滨海湿地生态系统地下碳储存和埋藏率是地球上众多生态系统中最高的。


了解气候变化对土壤有机质的影响在某些生态系统中尤为重要,例如在滨海湿地等生态系统中,相对较小的气候变化就可能导致生态系统丧失或在大景观尺度上引发生态系统结构和功能的变化。在滨海湿地中,基础植物种类扮演着重要的功能性角色,如红树植物、盐沼植物创造了生境,调节生态系统功能,支持着整个生态系统群落;这些物种同样也提供了整个生态系统的产品和服务。在面临海平面上升的情况时,基础植物物种通过淹没、植物生长、土壤有机质积累和沉积之间的生物地形学反馈,维持着滨海湿地的稳定。然而滨海湿地基础植物在面临气候变化引起的生态系统变迁时也具有脆弱性。


近年来,虽然作者对气候控制滨海湿地植物群落和地上生态系统属性的认识迅速提高,但气候因子对土壤和地下生态系统属性的影响还有待进一步研究。在图1中,作者阐明了气候对墨西哥湾北部沿海湿地植物群落的影响,然而对土壤性质的相应影响尚未完全了解(作者在图中用 ?表示)。在图2中,作者提出了陆地和海岸湿地文献中关于气候对碳相关土壤性质影响的假设。在陆地生态系统中,年平均降水量与土壤有机碳呈正相关,年平均气温与土壤有机碳呈负相关。然而,在滨海湿地,关于气候驱动因素对碳相关土壤特性的影响,有几种不同的假设(参见图2中的标题和虚线)。基于文献资料的分析表明,温度与滨海湿地土壤碳密度或土壤碳积累之间可能没有关系(图2,右图中的直线、虚线),降水量与滨海湿地地下碳储量之间可能存在正相关。然而,跨区域气候梯度下系统性和战略性的实测数据的缺乏,阻碍了作者对这些假设的验证和进一步了解气候驱动因素对沿海湿地土壤碳储存和循环的影响。


气候和物种控制着滨海湿地土壤有机碳

图1 虽然气候对沿海湿地植被的影响已被量化(上、中图),但气候和植被对土壤性质的相应影响尚未量化(见下面图问号)。中、上图的数据来自墨西哥湾北部滨海湿地(Gabler et al., 2017; Osland et al., 2013, 2014)
气候和物种控制着滨海湿地土壤有机碳
图2 关于气候对碳(C)相关土壤性质影响的不同假设。实线表示陆地生态系统中两者的关系,虚线代表滨海湿地文献中的假设:虚线1代表降雨量与植物覆盖、植物生产力、地上部碳、地下部碳均成非线性相关性,虚线2表示温度上升时,红树林湿地取代盐沼湿地,地上部碳与地下部碳均呈现非线性上升状态;虚线3表示红树林湿地取代盐沼湿地,地上部碳与地下部碳均不变。

基于文献的分析,作者提出如下假设:1. 在研究区温度对滨海湿地土壤有机碳的影响很小或无显著影响;2. 降雨量、盐度和植物生产力对土壤有机碳具有显著的直接或间接影响;3. 由于地貌影响着淹没、沉积物供应和盐度分布,而他们同样都影响植物生产力,所以作者假设高程能够显著影响土壤有机碳含量。 


作者首先建立了一个滨海湿地通用模型,该模型是基于1941年Jenny创建模型的改进,并在前人模型的基础上加入了如盐分等影响滨海湿地的重要参数(图3)。同时,作者对图4中墨西哥湾北部的10个河口湿地中植被、土壤相关参数进行了取样调查和测量。

气候和物种控制着滨海湿地土壤有机碳

图3 分割线以上为Jenny1941年创建的模型(包括了气候、生物、地貌以及母质等因子对土壤构成的影响),分割线以下为本研究构建的滨海湿地通用模型。表1中描述了相关参数。



表1 本研究构建的结构模型中相关参数的描述。

气候和物种控制着滨海湿地土壤有机碳


气候和物种控制着滨海湿地土壤有机碳


图4 研究区示意图,包括10个墨西哥湾北部河口湿地。以星表示的河口跨越了不同的温度和降雨梯度,平均年降水量梯度(0.7-1.7 m)、最低温度梯度(-15.2--4.0°C)和平均年温度梯度(19.6-23.7°C)。

气候和物种控制着滨海湿地土壤有机碳

图5 气候因子(年均降雨量和年均温)与土壤盐度、植物生产力、土壤有机质的相关分析。图中每个点代表每个河口湿地取样地。图中三个回归线分别为:点线为R2=0.84,实线为R2=0.40,短虚线为R2=0.80。

气候和物种控制着滨海湿地土壤有机碳

图6  环境因子控制土壤有机质的最终结构方程模型。路径箭头的厚度反映关系的强度(更厚=更强的关系)。路径箭头旁边的数字表示标准化效果估计值及其关系的方向(+或-)。三个内生变量(盐度、植物生产力和土壤有机质)的R2显示在各自的框中。所有关系均具有统计学上的显著相关性(p<0.05)


▉  主要结论

该研究结果强调了气候-植物控制的重要性,并表明海拔高度的影响取决于尺度和位置。滨海湿地植物对气候变化很敏感,温度或降水的微小变化可以改变滨海湿地植物群落。在整个区域中,红树林和以禾本科植物为主的盐沼中的土壤有机质含量最高。在缺乏维管植物的盐滩和以肉质植物为主的盐沼中,土壤有机质含量较低。作者量化了降水量、盐度、植物生产力和土壤有机质之间的密切关系。低降水导致高盐,这限制了植物的生产力,同时限制了土壤有机质的积累。


作者认为,虽然分析的数据来自墨西哥湾北岸的河口湿地,但其结论可以与全球范围内的沿海湿地相关联,并能够为预测未来降水和淡水可用性减少的生态效应提供了科学基础。滨海湿地提供了许多依赖于土壤有机质的生态系统服务,并且极易受到气候变化的影响。


总体而言,本研究结果表明,未来土壤有机质和植物生产力的变化受降水对淡水有效性和盐度的级联效应的调节,可能会影响湿地的稳定性,并影响某些湿地生态系统服务功能。



文章来源:公众号Wiley生态学
本文编辑:
管博 | 中科院烟台海岸带研究所,副研究员 

研究方向:气候变化背景下水盐环境对滨海湿地典型植被的影响;湿地植物生理生态适应机制;退化滨海湿地生态修复技术

扫码阅读原文

气候和物种控制着滨海湿地土壤有机碳


News / 相关新闻 More
2021 - 09 - 24
2021年9月7日,碳中和背景下生态系统多要素观测技术学术交流会在线上成功举办。来自北京大学、中国林科院、中国科学院、中国农业大学、中央民族大学、北京林业大学、东北林业大学、西南大学、南京信息工程大学、武汉大学、复旦大学、同济大学、新疆大学、西北农林科技大学、成都理工大学、华东师范大学、南京农业大学等近200余个单位的专家学者及业务人员参加了此次会议,直播间访问次数达5000余次。9月7日9:00会议开始,北京理加联合科技有限公司孙宝宇总经理为会议致开幕辞,欢迎前来参会的各位老师,并预祝本次研讨会圆满成功。在上午的报告中,中国科学院青藏高原研究所旭日 研究员、中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所魏达 研究员、中国科学院地理科学与资源研究所汪金松 博士、内蒙古农业大学张欣 博士、北京理加联合科技有限公司孙宝宇 总经理分别介绍了高寒生态系统氮循环与气候变化、基于观测的青藏高原陆地生态系统碳...
2021 - 08 - 31
碳中和背景下生态系统多要素观测技术学术交流会理加云学堂(第十期)会议时间:2021年9月7日(星期二)参会方式:网络线上直播01 背景气候变化是人类面临的全球性问题,由此产生的极端气候事件频发,影响日渐深重。2021年两会上,“碳达峰”、“碳中和”被首次写入政府工作报告,这是我们应对气候变暖的国际行动的一部分。面对碳中和的需求,减排(减少CO2排放)和增汇(增加CO2吸收)是两条根本的途径,我们应在尽可能减排的同时大力采取增汇措施。以SIF植被遥感、湍流涡动通量、多通道土壤呼吸等为代表的天空地一体化温室气体监测技术为实现碳中和目标提供了先进的技术支撑。为更好地开展生态系统温室气体长时序动态监测,建立多源、多尺度、多要素的综合监测数据集,推动新技术在碳中和背景下天空地一体化温室气体观测系统中的运用。北京理加联合科技有限公司于2021年9月7日以网络会议的形式召开“碳中和背景下生态系统多要素观...
2021 - 08 - 27
不同水体的氢氧稳定同位素可用于植物水分利用来源、水汽输送、土壤水运移和补给机制、补给源和地下水机制、水体蒸发、植物蒸腾和土壤蒸发的区分、径流的形成和汇合、重建古气候等方面的研究。因而引起了水文学家,生态学家以及气候学家等的广泛关注。但问题是:在进行水稳定同位素测试之前如何将植物木质部和土壤中的水分无分馏的提取出来?LI-2100是LICA自主研发的一款全自动真空冷凝抽提系统,且已通过CE认证。从根本上解决了植物和土壤水分提取的难题,克服了传统液氮冷却的繁琐,不仅可以防止同位素分馏,而且安全高效,不会对植物和土壤造成破坏。可与LGR水同位素分析仪和质谱仪配套使用。许多科学家已经结合LI-2100和LGR的水同位素进行了诸多研究。从研发生产至今,LI-2100在国内已经销售了近百台,国内的科研工作者利用这台仪器发表了诸多文献,得到了用户的众多好评。随着LI-2100在国内的广泛应用及众多文献的...
2021 - 08 - 17
2021年7月18日至21日,由青海省人民政府-北京师范大学高原科学与可持续发展研究院(以下简称“高科院”)主办,青海师范大学生命科学学院、科技处和青藏高原地表过程与生态保育教育部重点实验室共同承办的“生物多样性与高原生态学”研讨会在青海师范大学北校区召开。来自中国科学院西北高原生物研究所、中国科学院植物研究所、中国科学院青藏高原研究所、中国农业科学研究院、中国科学院水生生物研究所、中国科学院动物研究所、北京大学、北京师范大学、华东师范大学、省林业和草原局、省生态环境厅、省林业碳汇服务中心等20多家单位的180多位代表参加会议。主办方邀请,北京联合科技有限公司(以下简称理加联合)参与了本次会议,并在会场设立产品与技术服务咨询台。与会期间公司销售工程师解答了一些参会代表在相关仪器中的问题,并介绍了我公司相关仪器设备。同时以海报的形式向与会学者展示SF-3500土壤呼吸系统、Itres高光谱成...
关闭窗口】【打印
Copyright ©2018-2023 北京理加联合科技有限公司
犀牛云提供企业云服务

北京理加联合科技有限公司

地址:北京市海淀区安宁庄东路18号光华创业园5号楼(研发、售后)
          光华创业园科研楼二层东侧(销售、市场)
电话:010-51292601
传真:010-82899770-8014
邮箱:info@li-ca.com
邮编:100085

深圳办事处:

地址:深圳市宝安区创业二路玖悦雅轩商业裙楼3层瑞思BEEPLUS 3029室 手机:13910499772

武汉办事处:

地址:武汉市洪山区民族大道124号龙安港汇城A座1108 手机:13911500497,13910499761


  • 您的姓名:
  • *
  • 公司名称:
  • *
  • 地址:
  • *
  • 电话:
  • *
  • 传真:
  • *
  • 电子邮箱:
  • *
  • 邮政编码:
  • *
  • 留言主题:
  • *
  • 详细说明:
  • *
在线留言
关注我们
  • 官方微信
  • 官方手机端
友情链接:
X
1

QQ设置

3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

5

电话号码管理

  • 010-51292601
6

二维码管理

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

展开