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氮如何有助于永久冻土碳动力学

从北极融化的永久冻土中释放到土壤中的氮可以加速土壤碳分解并改变碳动态,具有全球影响。

北极地区的变暖速度比全球平均水平快2-3倍。高纬度地区近地面气温的快速上升正在推动海洋,河流,山地冰川和土壤中的冰层流失。

永久冻土是一种在寒冷气候中发现的常年冻土,据估计可存储约1,500亿吨碳,约占世界地下商店的一半。随着永久冻土的融化,这种碳正逐渐从土壤中逸出;随着全球土地利用的当前排放量在未来80年内发生变化,这种解冻可以向大气释放尽可能多的碳。

像许多其他未来条件模型一样,不确定性困扰着永久冻土碳释放的估计。Salmon等。探讨了氮是这种不确定性的一个重要因素,它与解冻土壤中的碳相互作用。氮是植物和土壤微生物的必需营养素,但在苔原土壤中供应有限。这种限制限制了植物生长和微生物分解,这是碳循环的关键部分。研究人员在阿拉斯加州内部的八英里湖地点钻了土壤核心,深度为85厘米,以评估每年解冻的活动层(0-55厘米)以及上部永久冻土层(55厘米以下)。然后,他们将土壤核心在15°C温育约8个月,并测量随后的氮水平和微生物生物量。在孵化中收集的数据通知统计模型,用于分析深度,时间和生长季节条件对氮和碳动态的影响。

研究结果表明,土壤深度均可显着降低碳损失和微生物生物量。模型预测土壤分解会从位于活动层中部的土壤中释放出最大量的矿物氮。然而,在土壤剖面底部的多年冻土土壤在初始解冻期间释放出大量的矿物氮,但在随后的分解过程中释放出少量的矿物氮。这些模式表明土壤表面附近的微生物是氮限制的,而深层微生物群落受碳的限制。

该团队的计算结果表明,在永久冻土融化的前5年内,从土壤剖面释放的矿物氮将增加十倍。如果永久冻土在北极地区继续解冻,这些结果表明,苔原生态系统可能会出现超过植物和微生物需求的氮供应增加。反过来,过量的氮会导致土壤碳分解增加,并且从融化的多年冻土景观中排出的溪水中的氮含量增加。

该研究提供了关于北极变暖温度如何显着增加永久冻土融化以及在苔原生态系统中引发碳和氮循环的深刻变化的重要见解。

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