實驗室科研人員在《Science Advances》發(fā)表論文，揭示全球土壤呼吸時空變化格局
來源：黃妮、王力發(fā)布時間：2020-10-14
近日，遙感科學國家重點實驗室牛錚研究員團隊與國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液献?，?020年10月7日的國際學術(shù)期刊《科學進展》（Science Advances）上發(fā)表“全球土壤呼吸時空變化及其與氣候和土地覆蓋的關(guān)系”研究論文。
該論文基于多源遙感數(shù)據(jù)和全球土壤呼吸地面觀測數(shù)據(jù)集，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動模型，生產(chǎn)了2000-2014年全球1公里分辨率陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸產(chǎn)品（圖1），并分析了全球陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸時空變化與氣候和土地覆蓋變化之間的關(guān)系。
圖1 2000-2014年全球陸地生態(tài)系統(tǒng)年平均土壤呼吸空間分布格局及其緯向變化
研究結(jié)果表明，2000-2014年，全球陸地生態(tài)系統(tǒng)年平均土壤呼吸估算總量為72.6 Pg C（1 Pg C=10億噸碳）。在全球尺度上，土壤呼吸整體上呈顯著增加趨勢（圖2），其中熱帶區(qū)域土壤呼吸增加幅度最大，而溫帶區(qū)域土壤呼吸呈小幅度減小趨勢。
圖2 2000-2014年不同空間尺度上（全球、北方、溫帶和熱帶區(qū)域）土壤呼吸（Rs）變化趨勢
土壤呼吸變化受多種因素的影響，氣候因素對土壤中植物根系呼吸和土壤微生物呼吸有直接或間接的影響，已成為人們研究的熱點。土地覆被變化也會通過改變植被結(jié)構(gòu)、植物物種組成和土壤性狀而對土壤呼吸產(chǎn)生重大影響。目前，很少有研究綜合考慮氣候和土地覆蓋變化對全球土壤呼吸時空變化的影響。針對這一問題，該團隊綜合分析了氣候和土地覆蓋變化因子的影響（圖3），發(fā)現(xiàn)全球尺度上土壤呼吸變化主要受到溫度的影響，但是在溫帶和北方區(qū)域，植被變化主導了該區(qū)域土壤呼吸的時空變化。這一系列發(fā)現(xiàn)有助于我們理解全球土壤呼吸的時空變化格局，并揭示了土地覆蓋變化在影響全球和區(qū)域尺度土壤呼吸變化中的重要性。
圖3不同空間尺度上（全球、北方、溫帶和熱帶區(qū)域）土壤呼吸與相關(guān)因子的偏相關(guān)性，其中：驅(qū)動因子包括年平均空氣溫度（TEM）、年總降水量（PRE）、干旱指數(shù)（SPEI）、森林覆蓋（TC）、低矮植被覆蓋（SV）和裸地覆蓋（BG）
牛錚研究員團隊多年來從事土壤呼吸遙感估算方面研究，作為最早開展遙感估算土壤呼吸的團隊之一，先后在Agricultural and Forest Meteorology、Journal of Geophysical Research、Science of the Total Environment等期刊發(fā)表相關(guān)文章，此次《科學進展》刊發(fā)成果是團隊在國家重點研發(fā)計劃項目“全球生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)關(guān)鍵參數(shù)立體觀測與反演”的資助下，近3年來潛心研究取得的重要成果。該項研究工作也得到了國家自然科學基金項目和中科院“地球大數(shù)據(jù)科學工程”A類戰(zhàn)略性先導科技專項的資助。參與此項研究的單位包括：中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院、中國科學院地理科學與資源研究所、德克薩斯理工大學、不列顛哥倫比亞大學和波士頓大學。
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