降水变化对荒漠草原甲烷吸收和氧化亚氮排放的影响获新进展
发表日期:2022-04-28来源：
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甲烷 (CH4) 和氧化亚氮 (N2O)分别是大气中第二和第三大重要的温室气体，其辐射强度分别是大气二氧化碳分子的30倍和300倍左右，更重要的是N2O能够破坏大气中的臭氧层，深刻影响着地球系统的生物安全。有氧层土壤是大气甲烷重要的汇，其主要受土壤水分的调控。此外，降水变化显著的调节着土壤水分的变化，影响着干旱区土壤氧气含量和土壤微生物的活动，深刻影响着有氧层土壤甲烷氧化过程和氮循环过程，势必会显著的影响荒漠草原甲烷和氧化亚氮通量的源汇的强度。
中国科学院西北生态环境资源研究院(以下简称“西北研究院”)左小安研究员团队在乌拉特荒漠草原设置了7个降水梯度，探究降水变化对荒漠草原CH4吸收和N2O排放的影响。研究发现荒漠草原CH4吸收具有显著的季节性变化(图1)，且其年吸收量与年降水量呈现非线性增加的趋势，在春季和夏季减少降水显著减少CH4的吸收，而增加降水的影响并不显著。且发现CH4的吸收对减少降水的响应比增加降水的响应更敏感，尤其对小幅的降水变化（20%）比较大幅度的降水变化(40%和60%)的响应更敏感，这主要归因于土壤空隙含水率具有重要的调节作用：太多或者太少的土壤空隙含水率抑制CH4的吸收，而适度的土壤空隙含水率促进它的吸收。相比而言，降水变化会偶尔增加N2O的排放，但这并没有显著影响荒漠草原N2O排放的年通量(图2)，这主要归因于荒漠草原N2O排放主要受氮素的限制。进一步分析发现荒漠草原N2O排放可能主要来自于土壤氨氧化古菌参与的土壤氨氧化过程，其次是土壤反硝化关键功能基因参与的土壤反硝化过程。这为科学预测荒漠草原CH4吸收和N2O排放响应降水变化提供了重要的理论依据，还可为IPCC准确评估荒漠草原温室气体（CH4和 N2O）源汇强度提供数据支撑。
上述研究成果以 Precipitation changes regulate the annual methane uptake in a temperate desert steppe 和 No significant change noted in annual nitrous oxide flux under precipitation changes in a temperate desert steppe 为题分别发表在Science of The Total Environment 和 Land Degradation & Development 杂志上。西北研究院助理研究员岳平为论文第一作者，左小安研究员为论文通讯作者。
上述研究获国家自然科学基金项目(42071140、41703131)、第二次青藏高原科学考察与研究项目（2019QZKK0305）等共同资助。
图1 2018年7月至2020年6月 研究区自然降水和温度的变化特征(a)，荒漠草原甲烷吸收（CH4）对减少降水(b)和增加降水(c)的响应特征
图2 2018年7月至2020年6月 研究区自然降水和温度的变化特征(a)，荒漠草原氧化亚氮排放（N2O）对减少降水(b)和增加降水(c)的响应特征
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