湿度-微生物相互作用放大N₂O在草原深雪下的热时刻的排放

科学领域:

• 环境科学 环境科学
• 土壤科学 土壤科学
• 生物地质化学生物地质化学

背景情况:

• 冷解周期是寒冷气候中氧化 (N2O) 排放的主要驱动因素,可能导致每年高达一半的排放量.
• 由于雪地覆盖的动态和寒冷季节的监测困难,对这些偶发性N2O排放的准确估计具有挑战性,影响全球气候模型.

研究的目的:

• 通过现场测量和土壤核心化,研究控制融诱导N2O排放的机制.
• 了解雪深,土壤湿度和微生物过程对N2O排放脉冲的影响.

主要方法:

• 结合自动化高频现场流量测量与跨生态区域的土壤核心化.
• 分析了N2O排放与控制因素之间的关系,如充满水的孔隙空间 (WFPS),雪深和微生物属性 (脱基因,酶动力学,微生物生物质).

主要成果:

• 深雪显著放大了冷解N2O脉冲,在~50天期间贡献了超过50%的年度流量.
• N2O排放脉冲显示出高空间异质性 (3.4至1184.1μg N m−2 h−1),其中68%-86%的变化是由WFPS和微生物转移解释的.
• 排放量由土壤水分低于43%的WFPS控制,由水分和微生物属性联合控制在43%-66%的WFPS之间,主要由微生物属性控制在66%以上的WFPS.

结论:

• 微生物过程和WFPS在层次上控制结解引起的N2O排放脉冲,而较高的土壤湿度会激活微生物循环.
• 二氧化碳排放的热点与寒冷潮湿的草原中的高根产量和微生物活动有关.
• 可测量的WFPS和微生物属性可以预测N2O排放的"热点时刻",当集成到基于过程的模型中时,可以改善全球N2O预算预测.