藏北高寒草甸土壤呼吸对模拟增温和降水的响应

旨在通过模拟增温（OTC增温）和模拟降水增加（人工浇水的方式）探讨高寒草甸土壤呼吸对全球变暖和降水增多的综合响应机制。通过比较分析各个处理间土壤呼吸、微气候特征、植被群落组成、群落生物量、土壤理化性质的差异，探讨模拟增温和模拟降水增加后土壤呼吸变化的内在机制以及适应性机制，尤其是交互作用对土壤呼吸的影响。为青藏高原高寒草甸生态系统土壤碳固持能力的评估和预测提供基础数据和理论基础。

青藏高原是气候变化的敏感区域之一，增温明显，且大部分地区降水增多。高寒草甸是青藏高原典型植被类型之一，它在区域碳平衡中起着非常重要的作用。土壤呼吸是第二大陆地生态系统碳通量，仅小于植被光合作用。在青藏高原上开展土壤呼吸对气候变暖和降水增多的综合响应的研究匮乏。本项目利用 LI8100 观测了藏北高原高寒草甸模拟增温和模拟降水实验的土壤呼吸，利用HOBO微气候观测系统观测了土壤温湿度和空气温湿度，此外还进行了土壤理化分析（包括有机碳、全氮、土壤微生物量碳/氮、水溶性有机碳/氮和土壤无机氮）等。采用重复测量方差分析、多重逐步回归分析、单因子指数回归分析等统计分析方法对相关数据进行了分析。结果发现模拟降水增加了藏北高原高寒草甸土壤呼吸温度敏感性，短期模拟增温对土壤呼吸温度敏感性无显著影响。土壤呼吸对模拟降水的响应与模拟降水前的土壤湿度和降水情况以及降水强度有关。呼吸通量对1-8年的模拟增温没有表现出明显的适应性，即总体而言，与空白对照相比，模拟增温没有显著增加呼吸通量，没有显著改变根系生物量，但是显著降低了土壤无机氮，同时抑制了土壤微生物量和植物地上生产力；当弥补了模拟增温对土壤湿度的负效应后，土壤呼吸也可能不会显著增加，土壤无机氮和土壤微生物量对温度升高的响应没有发生变化；植物生产力和呼吸通量都随着土壤无机氮、土壤微生物量的增加而显著增加；土壤呼吸也随着植物生产力的增加而显著增加。因此，模拟增温对土壤呼吸的不显著增加甚至显著降低除了与模拟增温引起的土壤湿度降低有关外，还可能与模拟增温对土壤无机氮的负效应有关。本项目推测气候变暖和降水增多背景下的藏北高原高寒草甸生态系统碳循环受氮循环的影响。氮沉降与气候变暖和降水增多存在着交互作用，同时降水增多和氮沉降会加速高寒草甸碳循环。