凍融期是氧化亞氮（N2O）排放的熱點(diǎn)時(shí)期，其排放量可占全年總排放量的近一半。然而，由于凍融期排放發(fā)生時(shí)間短、通量變異大、對(duì)積雪覆蓋變化敏感以及寒冷季節(jié)監(jiān)測困難等，目前凍融期的N2O排放估算仍存在較大的不確定性，成為全球N2O排放收支評(píng)估的重要難點(diǎn)之一。此外，氣候變化背景下冬季降雪模式正在發(fā)生顯著變化，但降雪格局變化如何影響凍融期N2O排放，相關(guān)熱點(diǎn)區(qū)域的形成受到哪些因素的影響，其機(jī)制尚不明確。
中國科學(xué)院植物研究所劉玲莉研究組以內(nèi)蒙古溫帶草地為研究對(duì)象，依托長期野外增雪實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用原位高頻溫室氣體監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時(shí)追蹤N2O排放通量，并結(jié)合多種草地類型土柱微宇宙培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，探討了冬季增雪條件下，凍融過程驅(qū)動(dòng)N2O排放的生物與非生物機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，冬季增雪會(huì)顯著促進(jìn)凍融期N2O脈沖排放，持續(xù)約50天的凍融期貢獻(xiàn)了超過全年50%的總排放量。同時(shí)，凍融期N2O脈沖表現(xiàn)出顯著的空間異質(zhì)性，排放通量在3–1100 μg N m-2 h-1范圍內(nèi)波動(dòng)。盡管存在顯著的時(shí)空變異，但這一變異可由水分?微生物共同驅(qū)動(dòng)的層級(jí)調(diào)控機(jī)制來解釋：當(dāng)充水孔隙度（WFPS）小于43%，土壤水分為主要限制因子；當(dāng)充水孔隙度在43%–66%時(shí)，水分與微生物特性（反硝化基因豐度、氮轉(zhuǎn)化酶動(dòng)力學(xué)參數(shù)和微生物生物量）協(xié)同驅(qū)動(dòng)；當(dāng)充水孔隙度在66%以上，微生物功能（尤其氮轉(zhuǎn)化酶活性）成為唯一控制因素。
進(jìn)一步研究分析表明，在寒冷濕潤的草地生態(tài)系統(tǒng)中，較高的根系生產(chǎn)力和微生物活性促進(jìn)了凍融期N2O排放熱點(diǎn)區(qū)域的形成。該研究指出，將充水孔隙度和微生物屬性納入預(yù)測模型，能夠有效預(yù)測凍融階段N2O脈沖排放的強(qiáng)度與空間分布；將這些熱點(diǎn)動(dòng)態(tài)（尤其是充水孔隙度的變化特征）整合到過程模型中，能夠有效提升生態(tài)系統(tǒng)N2O收支評(píng)估的準(zhǔn)確性。
近日，相關(guān)研究成果以Moisture–Microbial Interaction Amplifies N2O Emission Hot Moments Under Deepened Snow in Grasslands為題，發(fā)表在《全球變化生物學(xué)》（Global Change Biology）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金的支持。
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冬季增雪驅(qū)動(dòng)凍融期N2O脈沖排放的機(jī)制
本文鏈接：研究揭示冬季增雪驅(qū)動(dòng)凍融期氧化亞氮脈沖排放的關(guān)鍵機(jī)制http://www.sq15.cn/show-12-1221-0.html
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