农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,其碳源汇过程对气候变化的响应非常敏感。然而,当前气候变化及其碳氮耦合作用对农田生态系统碳源汇过程的影响贡献与驱动机制尚不明晰。基于总初级生产力(GPP)、净初级生产力(NPP)和净生态系...农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,其碳源汇过程对气候变化的响应非常敏感。然而,当前气候变化及其碳氮耦合作用对农田生态系统碳源汇过程的影响贡献与驱动机制尚不明晰。基于总初级生产力(GPP)、净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)三种碳汇指标,以及系统总呼吸(Rs)、自养呼吸(Ra)和异养呼吸(Rh)三种碳源指标构建6种情景,揭示了中国农田生态系统碳源汇时空演变趋势特征,并基于Lindeman-Merenda-Gold(LMG)模型定量评估了气候变化及其碳氮耦合作用对中国农田生态系统碳源汇变化影响贡献。研究结果表明:(1)2000-2020年中国农田生态系统碳汇与碳源均表现为波动增长趋势,其中GPP、NPP和NEP平均增长率分别为4.27、1.65与0.15 g C m^(-2) a^(-1),Rs、Ra和Rh平均增长率分别为4.12、2.62与1.50 g C m^(-2) a^(-1),由于较高的呼吸作用,中国农田生态系统总体表现为弱碳汇;(2)2000-2020年中国农田生态系统除Rs/GPP以0.12%的速率小幅增长外,NEP/NPP、NEP/GPP及NEP/Rs均呈减少趋势,变化速率分别为-0.28%、-0.39%和-0.46%,呼吸主导作用逐渐加强导致碳汇主导作用减弱;(3)CO_(2)施肥和氮沉降对中国农田生态系统净碳汇增长的贡献为28.98%,主控了25.30%的农田碳汇区域。然而,CO_(2)施肥和氮沉降也导致了中国农田生态系统碳源增强,二者相对贡献率为32.41%,主控了26.75%的农田碳源区域。(4)GPP弱主导机制驱动了中国农田生态系统NEP的增长,GPP是碳汇区(KNEP>0)碳汇增长的主要驱动因子,主控了77.14%的农田碳汇区域。相反,Rs强主导机制导致了中国农田生态系统NEP下降,Rh是碳源区(KNEP<0)碳源增强的主要驱动因子,主控了46.98%的农田碳源区域。研究结果可为巩固提升农田生态系统碳汇,促进碳中和目标实现提供科学依据。展开更多
文摘农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,其碳源汇过程对气候变化的响应非常敏感。然而,当前气候变化及其碳氮耦合作用对农田生态系统碳源汇过程的影响贡献与驱动机制尚不明晰。基于总初级生产力(GPP)、净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)三种碳汇指标,以及系统总呼吸(Rs)、自养呼吸(Ra)和异养呼吸(Rh)三种碳源指标构建6种情景,揭示了中国农田生态系统碳源汇时空演变趋势特征,并基于Lindeman-Merenda-Gold(LMG)模型定量评估了气候变化及其碳氮耦合作用对中国农田生态系统碳源汇变化影响贡献。研究结果表明:(1)2000-2020年中国农田生态系统碳汇与碳源均表现为波动增长趋势,其中GPP、NPP和NEP平均增长率分别为4.27、1.65与0.15 g C m^(-2) a^(-1),Rs、Ra和Rh平均增长率分别为4.12、2.62与1.50 g C m^(-2) a^(-1),由于较高的呼吸作用,中国农田生态系统总体表现为弱碳汇;(2)2000-2020年中国农田生态系统除Rs/GPP以0.12%的速率小幅增长外,NEP/NPP、NEP/GPP及NEP/Rs均呈减少趋势,变化速率分别为-0.28%、-0.39%和-0.46%,呼吸主导作用逐渐加强导致碳汇主导作用减弱;(3)CO_(2)施肥和氮沉降对中国农田生态系统净碳汇增长的贡献为28.98%,主控了25.30%的农田碳汇区域。然而,CO_(2)施肥和氮沉降也导致了中国农田生态系统碳源增强,二者相对贡献率为32.41%,主控了26.75%的农田碳源区域。(4)GPP弱主导机制驱动了中国农田生态系统NEP的增长,GPP是碳汇区(KNEP>0)碳汇增长的主要驱动因子,主控了77.14%的农田碳汇区域。相反,Rs强主导机制导致了中国农田生态系统NEP下降,Rh是碳源区(KNEP<0)碳源增强的主要驱动因子,主控了46.98%的农田碳源区域。研究结果可为巩固提升农田生态系统碳汇,促进碳中和目标实现提供科学依据。
