9月27日，項目五“氣候變化背景下生態系統脆弱性評估與適應性管理”課題中國科學院成都生物研究所陳槐研究員應邀在國際期刊《自然綜述：地球與環境》（Nature Reviews Earth & Environment）發表文章，綜述了青藏高原上的碳氮循環變化及驅動機制，指出草地可持續管理、生態工程和綠色技術發展將抑制青藏高原溫室氣體排放，有助于維持青藏高原的碳匯功能。

青藏高原生態系統發揮著重要的生態功能，包括水土保持、全球生物多樣性保護、區域氣候調節以及碳匯等，但近年來因為氣候變化和人類活動強度增加影響，青藏高原生態系統的碳氮循環中諸多過程發生變化，進而改變了其碳固定能力。青藏高原碳氮循環過程發生了怎樣的改變，如何實現其可持續的固碳功能？對影響青藏高原碳氮循環主要因子的研究刻不容緩。

青藏高原是我國重要的碳庫，90%以上的碳存儲在土壤當中，研究表明青藏高原土壤一米碳儲量高于480億噸，三米以上土壤的碳儲量更是高達736億噸。當下青藏高原變暖變濕，有利于高原植物生長，青藏高原也從一定程度上增強了植物固碳能力，總體而言，青藏高原自然生態系統每年碳凈吸收約為44百萬噸。

以青藏高原的濕地和水體為例，特別是陳槐研究員及其團隊長期監測的泥炭地，是青藏高原甲烷排放的主要來源，占了整個高原甲烷排放的90%以上。雖然草地甲烷吸收能力的提升部分抵消了甲烷排放的增加，但數據顯示，青藏高原每年排放甲烷仍維持在0.96百萬噸左右。如何更好抑制溫室氣體排放，提升生態系統固碳功能？

通過對近二十年青藏高原碳氮循環模型與實驗研究進行進一步思考和整理，研究團隊最終發現青藏高原生物地球化學循環中的四個重要“閥門”：植物生長的溫度限制、生態系統的氮限制、土壤微生物的碳限制和干旱半干旱生態系統的土壤水分限制。

圖1 青藏高原的碳氮儲量

文章指出，氣候變暖直接緩解了高原植物生長的溫度限制，促進了植物生長。而植物生長的增加，其分配給地下的生物量（碳）也將增加，從而一定程度緩解了土壤微生物的碳限制。再加上增溫效應的影響，土壤微生物的活性進一步增強，特別是氮循環相關微生物的活性增強，會緩解生態系統的氮限制。另外，對于受土壤水分限制的干旱半干旱生態系統而言，土壤水分變異性的加劇可能會緩解土壤水分的限制，從而決定著這些生態系統對全球變化響應的方向和強度。

同時，氣候變化和人為活動導致了冰川和凍土融化。增溫模擬實驗顯示，未退化的永久凍土生態系統中的植物生產力隨著溫度升高而增加，而退化凍土植物生產力隨著溫度升高而降低，極度退化的凍土中甲烷和氧化亞氮等溫室氣體排放顯著增加，還會增加受解凍影響的水體溫室氣體排放。

此外，輕度或者中度放牧通過采食降低了草地的地上生物量，但一定程度上增加了草地的地下生物量，同時向草地輸入了富含氮的糞便，這仍有助于維持草地土壤碳氮儲量。而重度放牧和嚴重的凍土融化增加了土壤侵蝕和有機碳礦化，并且減少了植物碳的輸入，導致了青藏高原土壤碳氮大量損失。

在未來繼續經歷變暖和降水增加的趨勢下，青藏高原會因此更綠色、更高產，然而放牧、凍土融化等一系列原因引起的凍土和草地嚴重退化也一方面削弱了碳匯功能，一方面凍土碳庫的分解使其存在從碳匯變為碳源的風險。另外，《全國重要生態系統保護和修復重大工程總體規劃（2021—2035 年）》中，“青藏高原生態屏障區生態保護和修復重大工程”是該規劃的九個重大工程之一，青藏高原將采取更為積極合理的恢復和碳減排措施，包括可持續草地管理、生態工程和綠色技術發展，這些措施將抑制青藏高原溫室氣體排放，有助于青藏高原碳匯維持和可持續發展。

研究指出，為支持可持續的、基于科學的青藏高原生態系統管理和生態補償政策的制訂，亟需對整個高原的碳、氮、磷儲量進行詳細普查和估算，建立通量監測和原位模擬實驗研究網絡；亟需開展對青藏高原生態系統磷循環及其機理研究，完善基于過程的涵蓋人類活動情景的多尺度生態系統模型。

中國科學院A類戰略性先導科技專項是該成果的第一資助項目。