图 植物和土壤胞外酶活性在调节高泥炭地生态系统碳排放中的关键作用理论框架
泥炭地作为单位面积碳储量最大的陆地生态系统，其碳收支动态对全球碳-气候变化反馈有着重要影响。若尔盖高原泥炭地处于青藏高原东北缘，是中国重要的泥炭资源分布区，在维持青藏高原生态安全屏障功能中发挥着关键作用。然而，频繁发生的极端干旱事件如何影响高原泥炭地的碳汇功能？植物-土壤胞外酶又如何调控极端干旱对碳排放过程的影响？这些问题还很不明晰。湿地所湿地与气候变化团队通过结合野外控制实验和室内分析，研究了若尔盖高原泥炭地生态系统碳排放过程对极端干旱事件的响应特征及植物和土壤胞外酶的调控机制。
研究发现，在野外连续5年进行模拟控制实验后，极端干旱显著增强了若尔盖高原泥炭地的土壤呼吸（58.48%），降低了植物地上生物量（18.33%），同时增加了土壤碱性磷酸酶（76.46%）、多酚氧化酶（77.66%）和过氧化物酶（109.60%）的活性；通过量化高原泥炭地碳排放变化驱动因子的相对贡献，发现植物地上生物量、土壤pH和土壤水解酶活性（β-纤维二糖苷酶和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶）对生态系统呼吸具有显著的正向调节作用；土壤水分和pH值分别通过降低和增加水解酶（β-1,4-葡萄糖苷酶和β-1,4-木糖苷酶）和多酚氧化酶活性调控土壤呼吸变化，土壤有机碳和微生物量碳含量与土壤水分也存在显著正相关关系，上述因子驱动了极端干旱条件下若尔盖高原泥炭地生态系统呼吸（73%）和土壤呼吸（65%）的变化。研究结果揭示了极端干旱通过改变高原泥炭地植物和土壤胞外酶活性影响碳排放过程的关键驱动机制，为深入了解高原泥炭地碳收支状态和积极应对气候变化提供了一定的理论基础和科学依据。
研究成果于近期发表于Frontiers in Plant Science（https://doi.org/10.3389/fpls.2021.756956），闫钟清助理研究员为论文第一作者，康晓明研究员为论文通讯作者。研究工作得到了所面上项目、国家自然科学基金面上项目和中国林科院院重点项目的联合资助。（闫钟清/湿地所）