高海拔泥炭地碳循环对气候变化与人类活动的响应机制及其气候调节意义

针对高海拔泥炭地（HAPs）碳循环对气候变化和人类活动响应的知识空白，研究人员系统评估了全球HAPs的碳积累速率（LORCA/NECB）及温室气体排放特征。研究发现升温增加生态系统呼吸（ER）和甲烷（CH4）排放（26%-86%），而短期干旱降低碳汇功能（NEE减少12%-52%）。该研究为高海拔生态系统的气候调节功能保护和恢复策略提供了关键科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，高海拔地区正经历着比低海拔区域更剧烈的温度上升，这对高海拔泥炭地（High-altitude peatlands, HAPs）的碳储存功能构成了严峻挑战。这些分布在海拔1500米以上、仅占全球陆地面积2.84%的生态系统，却储存着约600 Gt的碳资源，相当于全球土壤碳库的25%。然而，随着畜牧业扩张和排水工程加剧，加之高海拔区域特有的"海拔依赖性变暖"现象（Elevation Dependent Warming），HAPs正面临前所未有的退化风险。

中国科学院地理科学与资源研究所的研究团队通过系统分析全球75项HAPs研究数据，首次揭示了这类特殊生态系统的碳循环特征及其对环境变化的响应规律。研究发现，尽管HAPs的长期碳积累速率（LORCA）与低海拔泥炭地相当（29±11 g C m^-2 yr^-1），但其当代净生态系统碳平衡（NECB）显示出更大的变异性（-88±118 g C m^-2 yr^-1），表明部分HAPs已接近碳源状态。

研究采用了多尺度技术方法：通过整合涡度相关（EC）和静态箱法（flux chamber）测定气体通量；利用放射性碳测年（¹⁴C）和泥炭钻芯分析计算长期碳积累；结合气候室模拟实验量化升温（+1.5-5°C）和干旱对碳循环的影响；并采用meta分析评估全球HAPs的土壤有机碳（SOC）储量变化。

【高海拔泥炭地特征】
研究绘制了首个全球HAPs碳循环研究分布图，涵盖从安第斯山脉（34°S）到青藏高原（47°N）的12个关键区域。数据显示，安第斯垫状植物（Distichia muscoides）泥炭地的近期碳积累速率（RERCA）高达4000 g C m^-2 yr^-1，是普通苔藓泥炭地的30倍，这与其特殊的植物形态和冰川融水补给密切相关。

【气候变化影响】
升温实验表明，温度每升高1°C，生态系统呼吸（ER）增加26-86%，甲烷（CH₄）排放升高27%。而32天的干旱可使CH₄排放减少96%，并改变微生物酶活性，使水解酶活性提升而氧化酶活性降低。值得注意的是，冻土融化通过改变水文条件，可能使部分HAPs的碳汇功能增强，但长期将导致碳库不稳定。

【人类活动效应】
过度放牧使土壤有机碳（SOC）减少3-51%，其中澳大利亚阿尔卑斯山受野马践踏的泥炭地SOC损失最显著。排水工程将水位降低20-50cm时，溶解性有机碳（DOC）浓度增加64%，而生态恢复工程（如沟渠堵塞）可在1年内使净生态系统交换（NEE）提升38-68%。

这项发表于《Geography and Sustainability》的研究首次系统论证了HAPs在全球碳循环中的特殊地位。研究指出，高海拔泥炭地对气候变化的响应可能比低海拔系统更敏感，其碳损失风险主要来自三方面：温度升高加速有机质分解、放牧活动破坏表层植被、以及冻土退化改变水文格局。研究团队特别强调，垫状植物主导的安第斯HAPs和青藏高原莎草沼泽可能代表两种不同的气候适应策略，未来需要针对性地制定保护方案。该成果为《巴黎协定》框架下的高山生态系统保护提供了科学依据，并建议将HAPs恢复纳入国家自主贡献（NDCs）的优先领域。