Πώς οι ροές CO2 του εδάφους του χειμώνα ανταποκρίνονται στο μεταβαλλόμενο βάθος χιονιού σε ένα εύκρατο δασικό οικοσύστημα

Τα μοντέλα κλιματικής αλλαγής υποδηλώνουν ότι η μέση θερμοκρασία της ατμόσφαιρας της Γης θα αυξηθεί σταδιακά κατά 2~5 °C τις επόμενες δεκαετίες. Το βάθος της κάλυψης του χιονιού μπορεί να αλλάξει υπό τα σενάρια υπερθέρμανσης του πλανήτη, ειδικά σε οικοσυστήματα μέσης εύκρατης θερμοκρασίας, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τις ροές άνθρακα του εδάφους το χειμώνα. Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι οι χειμερινές εκπομπές άνθρακα στο έδαφος μπορούν να αντιπροσωπεύουν το 3~50% των ετήσιων εκπομπών άνθρακα. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να αξιολογηθεί με ακρίβεια ο τρόπος με τον οποίο εδάφους το χειμώνα CO₂ Οι ροές ανταποκρίνονται στο μεταβαλλόμενο βάθος χιονιού.

Το χιόνι είναι σαν ένα πάπλωμα, το οποίο έχει μια ορισμένη επίδραση διατήρησης της θερμότητας στο έδαφος. Ένα λεπτό ή παχύ κάλυμμα χιονιού θα μπορούσε να αλλάξει τις φυσικές, χημικές και βιολογικές ιδιότητες του εδάφους μεταβάλλοντας τη θερμοκρασία του εδάφους και την υγρασία του εδάφους, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει τον κύκλο του άνθρακα του εδάφους. Η επίδραση της χιονοκύστης στον κύκλο του άνθρακα υπό την υπερθέρμανση του πλανήτη έχει γίνει ένα καυτό θέμα στον κόσμο. Προηγούμενες έρευνες είχαν επικεντρωθεί σε οικοσυστήματα με μεγάλο υψόμετρο ή γεωγραφικό πλάτος, ενώ περιορισμένες μελέτες έχουν γίνει σε εύκρατα δασικά οικοσυστήματα. Τα εύκρατα οικοσυστήματα θεωρούνται ότι είναι η κύρια χερσαία δεξαμενή άνθρακα στο βόρειο ημισφαίριο. Αν και τα εύκρατα οικοσυστήματα έχουν μικρότερους χειμώνες, έχουν επίσης πιο συχνές διακυμάνσεις στον χρόνο και την ποσότητα της χιονοκάλυψης σε σύγκριση με τα αρκτικά και βόρεια οικοσυστήματα. Επομένως, είναι επίσης σημαντικό να εξεταστούν οι επιπτώσεις του μεταβαλλόμενου βάθους χιονιού στο χειμερινό έδαφος CO₂ ροές σε εύκρατα οικοσυστήματα.

Για την προσομοίωση των αναμενόμενων επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στο χειμερινό έδαφος CO₂ ροές σε ένα εύκρατο δασικό οικοσύστημα, ένα πείραμα χειρισμού τεχνητού χιονιού (συμπεριλαμβανομένης της αφαίρεσης 50% της χιονοκύστης, 50% αύξησης της συσσώρευσης χιονιού, του χιονιού περιβάλλοντος) διεξήχθη για να διερευνηθεί η απόκριση του χειμερινού εδάφους CO₂ ρέει στο μεταβαλλόμενο βάθος χιονιού σε ένα εύκρατο δασικό οικοσύστημα.

Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι το χειμερινό έδαφος CO₂ Οι ροές κυμαίνονταν από 0,09 μmol ms έως 0,84 μmol ms, με μέσο όρο στα 0,32 μmol ms κατά τη διάρκεια ολόκληρου του χειμώνα. Το σωρευτικό χειμερινό έδαφος CO₂ Οι ροές αντιπροσώπευαν το ετήσιο CO₂ του εδάφους ροές κατά 5,5%~5,8%. Στη μελέτη μας, όταν το βάθος της κάλυψης του χιονιού ήταν μικρότερο από 7 εκατοστά μετά τον χειρισμό του χιονιού, ο χειρισμός του χιονιού δεν είχε σημαντική επίδραση στο χειμερινό έδαφος CO₂ ροές. Αυτό μπορεί να αποδοθεί κυρίως στη θερμομόνωση του χιονιού. Το χιόνι έχει πράγματι θερμομονωτικό αποτέλεσμα στο έδαφος, αλλά μόνο όταν το πάχος του στρώματος χιονιού φτάσει περίπου τα 20 cm μπορεί το έδαφος να μονωθεί πλήρως. Καμία σημαντική αλλαγή στα θρεπτικά συστατικά του εδάφους, στη μικροβιακή βιομάζα του εδάφους, στη δομή της μικροβιακής κοινότητας του εδάφους ή στην εξωκυτταρική ενζυματική δραστηριότητα του εδάφους επιβεβαίωσε περαιτέρω ότι το CO₂ του εδάφους Οι ροές δεν επηρεάστηκαν από το μεταβαλλόμενο βάθος χιονιού υπό την προϋπόθεση του χαμηλού βάθους κάλυψης χιονιού.

Είναι ενδιαφέρον ότι όταν το βάθος της κάλυψης του χιονιού έφτασε περίπου τα 13 cm μετά από χειραγώγηση χιονιού, η προσθήκη χιονιού θα μπορούσε να αυξήσει σημαντικά το CO₂ του εδάφους το χειμώνα ροές. Ο λόγος είναι ότι οι υψηλότερες μικροβιακές δραστηριότητες του εδάφους υπό την προσθήκη χιονιού που προκαλούνται από την αυξημένη θερμοκρασία του εδάφους οδηγούν στην αύξηση του CO₂ του εδάφους το χειμώνα ροές σε σχέση με το χιόνι του περιβάλλοντος. Ωστόσο, τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι αυτές οι επιδράσεις ήταν παροδικές και γρήγορα εξαφανίστηκαν. Αυτά υποδηλώνουν ότι οι μικροοργανισμοί του εδάφους θα μπορούσαν να εγκλιματιστούν γρήγορα στις διακυμάνσεις του βάθους του χιονιού, με αποτέλεσμα να μην υπάρξει σημαντική αλλαγή στο CO₂ του εδάφους το χειμώνα ροές μεταξύ προσθήκης χιονιού και χιονιού περιβάλλοντος. Κατά συνέπεια, σωρευτικό χειμερινό έδαφος CO₂ Οι ροές δεν επηρεάστηκαν από το μεταβαλλόμενο βάθος της χιονοκάλυψης. Συμπερασματικά, με βάση αυτό το βραχυπρόθεσμο πείραμα, οι παρατηρήσεις μας υποδηλώνουν ότι οι αποκρίσεις του χειμερινού εδάφους CO₂ Οι ροές στη χειραγώγηση του χιονιού είναι μικρές σε εύκρατα δασικά οικοσυστήματα με χαμηλή βροχόπτωση το χειμώνα.