橡胶林N2O排放减弱了热带区域的碳汇能力
热带土壤是全球氧化亚氮(N2O)的重要排放源,而土地利用类型的改变对N2O排放量和动态具有显著的影响,进而影响区域气候变化。自上世纪以来,大面积的热带原生林转为人工林引起的一系列生态和环境问题引起科学界和社会多方的关注。其中橡胶林作为热带的主要经济林之一,在热带地区大面积种植,减少了物种多样性,改变了区域水循环模式,影响了碳汇能力的转变等,导致了诸多的环境问题。
N2O的100年增温效应是CO2的310倍,橡胶林普遍管理方式中为增产而实施的施肥乃是全球N2O增排的主要形式之一。而伴随橡胶林大面积种植所引起的N2O排放对区域的环境影响并不清楚,因此探讨橡胶林种植导致的温室气体排放问题迫在眉睫。为此版纳植物园全球变化研究组的周文君助理研究员,在橡胶林大面积种植的西双版纳,选择了具有代表性的成熟橡胶林,设置施肥和不施肥两种处理,开展了野外原位连续观测,探讨了施肥对橡胶林N2O排放动态及机理的影响和其环境效应。研究结果表明: 施肥能显著提高橡胶林的N2O排放量,施肥处理的N2O排放量(3.82 kg N ha-1 yr-1)是不施肥橡胶林(2.45 kg N ha-1 yr-1)的1.6倍;橡胶林的N2O排放系数为1.96%,略高于其他热带森林的N2O排放系数,但在全球农业生态系统的N2O排放系数以内;橡胶林N2O排放的空间异质性主要来自与土壤NH4+-N含量的差异,其时间动态与土壤温湿度同步,但施肥减弱了土壤温湿度对N2O排放的贡献;施肥使得橡胶林的N2O排放量的全球变暖潜势(Global warming potential, GWP)效应增加,减少了橡胶林5.6%的碳汇量,按照西双版纳现有的橡胶林和热带雨林的面积比例计算,当前的橡胶林N2O排放抵消了热带雨林的碳汇的17.8%,增加了区域的GWP潜力。由此可知大面积种植橡胶,施用化肥不仅增加土壤N2O的排放量,同时也抵消了区域热带森林的碳汇能力,综合区域的橡胶林和热带雨林的面积比例核算得出西双版纳种植橡胶林抵消了整个区域热带雨林17.8%的碳汇能力,增加了区域增温效应潜力,故而需结合当地气候和环境特征,制定友好型橡胶林的合理种植管理措施,减少化肥的施用量,实现高产减排。
本研究结果以The effects of nitrogen fertilizationon N2O emissions from a rubberplantation为题,在Scientific Reports上发表。
本研究得到了中国科学院战略先导专项(XDA05020302,XDA05050601),云南省基金项目(2015FB188),国家基金青年项目(40801035),国家基金(41271056),国家基金委-云南省政府联合基金项目(U1202234)和中科院135专项(XTBG-T03)及STS项目(KFJ-EW-STS-084)等项目的资助,在此表示感谢。
实验布置示意图