陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)內(nèi)部機(jī)制及關(guān)鍵過程對(duì)氣候變化的響應(yīng),是當(dāng)前全球變化研究的核心問題。凋落物分解決定著碳的存儲(chǔ)和周轉(zhuǎn),是陸地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。凋落物分解被廣泛認(rèn)為是一個(gè)由溫度和水分驅(qū)動(dòng)的微生物酶過程。最近研究發(fā)現(xiàn),太陽光驅(qū)動(dòng)的光降解是凋落物分解的另一重要控制因子,意味著太陽光照射到凋落物層的地方,都有光降解的存在。但是,從干旱到濕潤地區(qū)復(fù)雜變化的太陽輻射、降水、溫度、微生物活性等環(huán)境因素很大程度上影響了光降解過程。而太陽光的每個(gè)光譜分區(qū)的相對(duì)重要性仍然不確定,導(dǎo)致目前還無法將光降解貢獻(xiàn)納入全球碳循環(huán)模型,很大程度上阻礙了評(píng)估人為和自然干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響。
針對(duì)這一問題,中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所王慶偉研究員聯(lián)合來自日本、芬蘭、法國、英國等國際同行專家團(tuán)隊(duì),整合分析了全球范圍在自然條件下的太陽光譜濾除控制實(shí)驗(yàn)(圖1),結(jié)果顯示:暴露在全光譜太陽光下,陸地生態(tài)系統(tǒng)凋落物損失增加了15.3%,其中13.8%的增量來自藍(lán)光貢獻(xiàn),而紫外輻射或者UV-A、UV-B單波段的影響僅表現(xiàn)在特定區(qū)域或生態(tài)系統(tǒng)(圖2)。這一結(jié)果在全球尺度上證實(shí)了光降解是陸地生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解的另一普適性控制因子;太陽輻射中的藍(lán)光是驅(qū)動(dòng)光降解的關(guān)鍵波段,而不是傳統(tǒng)認(rèn)為的紫外輻射。本研究不僅改變了過去的認(rèn)知,為優(yōu)化陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型提供新的思路,而且從減少碳釋放的角度,為陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳增匯提供新的視角。
相關(guān)研究成果以“The crucial role of blue light as a driver of litter photodegradation in terrestrial ecosystems” 為題發(fā)表在國際期刊Plant and Soil。中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所王慶偉研究員為第一兼通訊作者,法國諾曼底大學(xué)的Marta Pieristè博士為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金優(yōu)青項(xiàng)目、中國科學(xué)院BR計(jì)劃、國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、興遼計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

圖1. 研究樣地分布及其分類

圖 2. 主要太陽光譜驅(qū)動(dòng)的光降解效應(yīng)值




