多年凍土區(qū)正在經(jīng)歷顯著的氣候變暖，其增溫速率約為全球平均增溫速率的2-4倍。伴隨著快速的氣候變暖，多年凍土區(qū)出現(xiàn)了以“活動(dòng)層厚度增加和熱喀斯特地貌形成”等為標(biāo)志的凍土融化現(xiàn)象。氣候變暖引起的多年凍土融化會(huì)導(dǎo)致土壤中長(zhǎng)期封存的大量有機(jī)質(zhì)被微生物分解，以二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O）等溫室氣體的形式釋放至大氣，從而進(jìn)一步加劇氣候變暖。與活動(dòng)層厚度增加相比，熱喀斯特地貌的形成能在較短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致植被、土壤和水文等過(guò)程發(fā)生劇烈變化，對(duì)生物地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生更為強(qiáng)烈的影響。在此背景下，解析熱喀斯特地貌的形成對(duì)溫室氣體排放的影響，對(duì)于準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)多年凍土區(qū)碳氮循環(huán)與氣候變暖之間的反饋關(guān)系至關(guān)重要。然而，以往研究主要關(guān)注熱喀斯特地貌形成如何影響土壤溫室氣體排放，尚未考慮植被介導(dǎo)的CO2吸收對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳收支的貢獻(xiàn)。

針對(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)植物學(xué)會(huì)理事、中國(guó)科學(xué)院植物研究所楊元合研究組以青藏高原多年凍土區(qū)典型的熱喀斯特地貌─熱融塌陷為研究對(duì)象，建立了區(qū)域尺度熱喀斯特聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)平臺(tái)，并于2023年和2024年開(kāi)展了連續(xù)2個(gè)生長(zhǎng)季的溫室氣體通量原位觀測(cè)，在此基礎(chǔ)上揭示了熱喀斯特地貌形成對(duì)植被碳吸收以及溫室氣體通量的影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，熱喀斯特地貌形成顯著增加了CO2 （即生態(tài)系統(tǒng)呼吸，ER）、CH4和N2O通量，進(jìn)而導(dǎo)致土壤溫室氣體排放顯著增加。然而，熱喀斯特地貌形成同時(shí)顯著促進(jìn)了總初級(jí)生產(chǎn)力（GPP）和生態(tài)系統(tǒng)凈交換（NEE），從而促進(jìn)植被生長(zhǎng)和碳固定，在一定程度上抵消土壤非CO2溫室氣體排放。上述發(fā)現(xiàn)提供了“熱喀斯特地貌形成通過(guò)促進(jìn)植被碳吸收可部分抵消土壤溫室氣體排放”的大尺度觀測(cè)證據(jù)，為陸面過(guò)程模型準(zhǔn)確預(yù)估凍土碳/氮-氣候反饋關(guān)系提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

該項(xiàng)研究成果于8月18日以簡(jiǎn)訊在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊National Science Review。植物所博士研究生鄭志虎為論文第一作者，楊元合研究員為通訊作者。植物所楊貴彪副研究員、彭云峰研究員和陳蕾伊研究員等參與了部分工作。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

溫室氣體通量沿凍土融化序列的變化特征