近日，武夷山國家公園福建科研監(jiān)測中心承擔的福建省級林業(yè)科研項目“武夷山不同海拔生態(tài)系統(tǒng)碳通量的研究”項目取得可喜成果。項目組研究構(gòu)建了碳儲量的估算模型，通過該模型能清晰呈現(xiàn)武夷山國家公園近三十年碳儲量的歷史狀況和動態(tài)變化規(guī)律。這個研究成果不僅能助力武夷山國家公園更好地管理森林資源，還為全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究提供了重要支持，對我國實現(xiàn)“碳中和”的大目標具有重要意義。
武夷山獨特的地理氣候環(huán)境為科研人員探索碳循環(huán)奧秘提供了絕佳場所
據(jù)介紹，項目組經(jīng)過長達兩年多的監(jiān)測調(diào)查和數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)不同類型植被碳儲量和碳通量差異很大，而在森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程中，土壤微生物發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
從不同類型植被碳儲量和碳通量變化來看，草甸碳儲量就像“小個子”，相對比較低；而闊葉林、混交林和針葉林的碳儲量則像“大個子”，比較高。在碳通量方面，闊葉林是“大力士”，碳通量最大；針葉林則較弱，是最小的。這些差異的形成是多種因素共同作用的結(jié)果。
首先，海拔高度對碳儲量和碳通量的影響較大。隨著海拔升高，溫度降低，植被生長也變得遲緩，植被的光合作用和呼吸作用也跟著減弱，碳的固定和釋放量自然就減少了。
其次，植被的生長特點也很關(guān)鍵。不同的植被，其光合作用效率、呼吸作用強度、積累生物量的速度都不一樣。如闊葉林，植物的葉片又寬又大，能更好地吸收陽光進行光合作用，固定的碳也就更多，所以碳儲量和碳通量相對就比較大。
另外，土壤條件也是影響碳儲量和碳通量的重要因素。土壤里的養(yǎng)分含量、微生物活動等情況，都會影響植被對碳的吸收和釋放。一般來說，高海拔地區(qū)的土壤養(yǎng)分比較豐富，植被也長得更好，對碳的吸收和釋放也更活躍，也就影響了碳儲量和碳通量。
科研人員現(xiàn)場取樣調(diào)查
土壤微生物在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程里扮演著關(guān)鍵角色，而土壤酶活性和微生物養(yǎng)分限制的這些變化，會直接影響微生物對有機物的分解和轉(zhuǎn)化，進而影響碳循環(huán)。項目組在研究土壤微生物的時候，發(fā)現(xiàn)了一些奇特的現(xiàn)象。比如，土壤酶活性和微生物養(yǎng)分限制在海拔梯度和土壤深度上的表現(xiàn)呈現(xiàn)出相反的變化趨勢。海拔升高，土壤酶活性就像被“打氣”一樣增加，微生物磷限制卻像“泄了氣的皮球”一樣降低。相反，土壤深度增加時，酶活性下降，磷限制又升高了。相關(guān)專家介紹，“這說明土壤酶活性和養(yǎng)分可用性，特別是磷的可用性，關(guān)系特別緊密?！?/p>
研究進一步發(fā)現(xiàn)，土壤有效磷和pH值是調(diào)節(jié)土壤酶活性的“大功臣”。高海拔地區(qū)的土壤營養(yǎng)豐富，有效磷含量高，能讓土壤酶活性大大提高，微生物代謝也像被按下了“加速鍵”。微生物代謝加快，就能更高效地分解有機物，把其中的碳釋放出來或者固定住，參與到碳循環(huán)中。而低海拔地區(qū)的土壤養(yǎng)分沒那么多，酶活性受養(yǎng)分的影響也就沒那么大。微生物分解有機物的速度和方式不同，參與碳循環(huán)的程度和效果也不一樣。
土壤微生物磷限制在全球陸地生態(tài)系統(tǒng)里都很常見，熱帶地區(qū)像個“大火爐”，高溫多雨，磷很容易淋失，導致微生物可利用的磷變少，微生物“吃”不到足夠的磷，活力就會受到影響，分解有機物的能力下降，碳循環(huán)的速度和效率也就隨之改變；寒帶地區(qū)則像個“大冰箱”，溫度低，微生物就像被凍住了一樣，活性低，獲取磷的能力也會變?nèi)?，因此對有機物的分解作用變小，碳循環(huán)的過程也就不那么順暢了。這些土壤微生物的變化，對陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有著至關(guān)重要的影響，它們之間相互關(guān)聯(lián)，共同維持著生態(tài)系統(tǒng)的平衡。
武夷山國家公園科技樓
為維護生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，武夷山國家公園自設(shè)立以來，先后與中國科學院、生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學研究所、南京林業(yè)大學等眾多高校院所簽訂了戰(zhàn)略框架協(xié)議，依托國家林草長期科研基地、武夷山國家森林生態(tài)定位站和武夷山國家公園研究院等平臺，合作開展眾多科研項目。“武夷山不同海拔生態(tài)系統(tǒng)碳通量的研究”項目于2023年開始由武夷山國家公園科研監(jiān)測中心與南京林業(yè)大學合作開展，通過研究，項目組不僅探究到碳通量和微生物之間的奇妙關(guān)系，還建立了碳通量—碳儲量模型，這個模型就像一個“預(yù)言家”，能準確預(yù)測不同植被類型在未來氣候變化下的碳動態(tài)變化。
武夷山國家公園生物資源極為豐富，其核心區(qū)主峰黃崗山從山腳到山頂依次分布著常綠闊葉林、針闊葉混交林、針葉林、矮曲林、中山草甸五種不同類型的植被垂直帶譜，隨著海拔升高，水熱條件也跟著變化。得益于這種獨特的地理氣候環(huán)境，武夷山國家公園就像是科研人員探索碳循環(huán)奧秘的“研究寶藏地”，也是研究森林生態(tài)系統(tǒng)碳通量變化規(guī)律和調(diào)控機制的絕佳場所。
隨著更多科研團隊在武夷山國家公園碳循環(huán)的神秘世界里不斷探索，這片生態(tài)凈土將成為解碼中國“碳中和”戰(zhàn)略的天然實驗室，其研究成果不僅能為國家公園體系的碳匯核算提供科學范式，更將推動建立以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值為導向的綠色發(fā)展新機制。(文/圖 武夷山國家公園福建科研監(jiān)測中心)
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