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亚愽国际app下载在青藏高原生态系统格局演化对气候变化的响应研究中取得重要突破
发表日期: 2016-09-06 作者: 孙庚 文章来源:生态中心
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 自工业革命以来,人类活动引起的大气成分的改变与气候变暖的共同作用对树木生长动态和森林生态系统的演化产生深刻影响,这一直是人们关注的热点问题。最开始的单因子短期控制实验,发现CO2浓度升高具有肥化效应fertilization effect,能促进树木生长。但野外长期观测实验发现CO2施肥作用不可持续,在北美、欧洲以及热带地区等世界范围都发现气候变化导致森林衰退,甚至树木死亡。 

 然而,近百年来,青藏高原东缘地区树木加速生长,甚至大规模扩张,已经成功扩散到此前一直占据优势的草地生态系统中。为解释这一有趣现象,亚愽国际app下载孙庚博士与美国加州大学戴维斯分校合作,选择青藏高原东缘红原地区的优势森林物种岷江冷杉,沿森林扩张序列,在成熟森林(old forest)、森林边缘(forest border)、森林斑块(forest patch)和扩散到草地生态系统中的独立树木(isolated trees)采样,综合运用树木年轮学和稳定同位素技术,建立了自1760年以来年分辨率的树木年轮宽度年表和CNO稳定同位素比率序列,研究了森林动态和树木径向生长对气候变化的响应,发现CO2浓度升高、温度增加和养分供给提高的协同作用是树木加速生长和森林扩张的主要原因。 

 剧烈的气候变化已经对青藏高原上冰冻圈各个要素产生了深刻影响,如永久冻土冻融释放其储存的CO2和甲烷,同时也增加了其中的养分和水分供应。1900年以来,岷江冷杉一直维持稳定地加速生长状态,其中1930-1960年出现生长“井喷”阶段,径向生长速率是19世纪的5-10倍;另外1960年以来,在森林边缘和斑块中的岷江冷杉生长速率比位于成熟森林中央的树木快60%,而草地中的独立幼树生长更快。这种生长加速幅度在时间序列和空间位置上的差异也与养分的异质性密切相关。 

 研究强调了综合考量气候变化(climate change)、大气组成(atmospheric composition)和土壤条件(edaphic properties)之间的耦合关系尤为重要,也突显了土壤-植物-大气(soil-plant-atmosphere)相互关系在理解现在和展望未来气候条件对森林生态系统生产力和分布格局中的决定意义。本研究得出的野外树木生长随气候变化而加速的结论,与以往的世界范围内大多数结果不一致,因此必将引起科学界对青藏高原多圈层相互作用及其资源环境效应,以及科学评估气候变化等方面极大的关注。本研究是与美国加州大学戴维斯分校等的国际合作研究,得到了亚愽国际app下载外籍科学家项目和国家自然基金委国际合作项目的支持。研究成果以Tree growth acceleration and expansion of Tibetan forests are caused by the synergistic effect of climatic and edaphic change为题发表在Science的子刊Science Advances, 2, e1501302 

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研究地点景观


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