高寒泥炭地是一種獨特的生態(tài)系統，主要分布在高緯度地區，如北極和高山地帶。它們通常是由厚厚的腐殖質(zhì)層覆蓋的濕地，其中含有大量的泥炭和水。
高寒泥炭地是凈CO2交換的重要場(chǎng)所，對于全球氣候變化的響應非常敏感。然而，由于極端干旱的氣候條件，高寒泥炭地面臨著(zhù)許多挑戰，其生態(tài)系統的健康和穩定性受到嚴重影響。
極端干旱事件下，高寒泥炭地會(huì )如何變化？接下來(lái)我們來(lái)了解一篇相關(guān)論文。
高寒泥炭地微生物CAZymes基因和凈CO2交換對5年連續極端干旱事件的非同步響應
全球氣候模型預測，未來(lái)極端干旱事件頻率會(huì )增加。極端干旱會(huì )嚴重影響陸地碳（C）庫、碳通量及碳循環(huán)過(guò)程，尤其會(huì )顯著(zhù)降低陸地生態(tài)系統C匯強度，甚至將其轉化為C源。泥炭地擁有巨大的碳儲量，在有效緩解溫室效應，應對氣候變化方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。但干旱會(huì )加速泥炭地土壤有機碳分解，增加碳排放，形成正反饋效應。然而，關(guān)于未來(lái)不斷增加的極端干旱事件下凈生態(tài)系統交換（NEE）變化及參與土壤有機質(zhì)（SOM）分解的微生物碳水化合物活性酶（CAZymes）的功能基因尚不清楚。
基于此，中國林業(yè)科學(xué)研究院濕地與氣候變化研究團隊以青藏高原東部若爾蓋國家級自然保護區高寒泥炭地（33°47′56.61′′ N，102°57′28.43′′ E，3430 m.a.s.l.）為研究區域，依托模擬極端干旱的野外控制實(shí)驗平臺，通過(guò)宏基因組測序技術(shù)、不同CO2通量組分的原位監測和室內試驗相結合，旨在解決以下問(wèn)題： （1）確定極端干旱處理下高寒泥炭地NEE的變化；（2）表征參與SOM分解的微生物CAZymes功能基因及分類(lèi)群以及（3）評估土壤微生物有機質(zhì)分解在調節生態(tài)系統CO2匯功能中的貢獻。
作者于2019年6月18日至9月25日測量了NEE和生態(tài)系統呼吸（Re），并利用PS-9000便攜式土壤碳通量自動(dòng)測量系統（北京理加聯(lián)合科技有限公司）測量了總土壤呼吸（Rs）和微生物呼吸（Rm）。每次極端干旱事件結束后，收集0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm土壤，進(jìn)行生化分析，包括總氮（TN）、土壤有機碳（SOC）、溶解有機碳（DOC）、土壤體積含水量（SWC）、硝酸鹽（NO3-）、銨鹽（NH4+）和微生物生物量碳（MBC）。此外，還進(jìn)行了土壤樣品的DNA提取、測序文庫構建及宏基因組測序。
【結果】
圖2 2019年不同時(shí)期極端干旱對NEE的影響。A生長(cháng)季早期極端干旱事件；B生長(cháng)季中期極端干旱事件；C生長(cháng)季后期極端干旱事件。
圖3 NEE與水熱因子的Pearson相關(guān)系數(n = 108)。
圖4 不同時(shí)期極端干旱后微生物（細菌和真菌）門(mén)對SOM分解微生物酶基因的貢獻。
【結論】
在經(jīng)歷連續5年極端干旱事件后，生長(cháng)季早期和中期極端干旱事件使泥炭地NEE分別平均下降48%和26% 。在早、中期極端干旱事件發(fā)生后，參與SOM分解的微生物CAZymes功能基因豐度均呈下降趨勢，而在后期呈上升趨勢。參與這些分解基因的微生物群落主要來(lái)自變形菌門(mén)和放線(xiàn)菌門(mén)。研究指出NEE變化主要受到土壤水熱因子和生態(tài)系統總初級生產(chǎn)力（GPP）的影響，與SOM酶分解基因相關(guān)性較弱。而土壤微生物呼吸與參與易降解碳分解的微生物CAZymes功能基因呈顯著(zhù)正相關(guān)。這一重要發(fā)現增進(jìn)了人們對高寒泥炭地SOM的微生物分解潛力和生態(tài)系統碳匯功能對極端干旱事件響應的理解，強調了泥炭地生態(tài)系統不同層級之間CO2通量變化的復雜性，為準確預測高寒泥炭地碳-氣候變化反饋提供了重要的科學(xué)依據。
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