藏北高寒草甸自养与异养呼吸对增温的适应性机制

Alpine meadow ecosystem, covering vast area in North Tibet, is among the highest soil carbon density and the most sensitive ecosystem to climate change around the world. Thus, accurate quantification of climate change-carbon cycle feedback in alpine meadow is a top priority in global change research. However, it remained great uncertainty attributed to many difficulties in estimating the patio-temporal variation and inherent mechanism of temperature sensitivity (Q10) of ecosystem respiration (Re). The main reason is the lack of effective assessment of how the different components of Re adapt to climate change. To better understand the response and underlying mechanism of alpine ecosystems to warming, studies on differentiated effects of autotrophic and heterotrophic respiration to warming are needed. Based on field warming experiments on two typical alpine meadows in Damxung and Naqu, we will dynamically monitor the response process of Re and its components to warming, respectively. We will also investigate the differentiation in Q10 of Re and its components in order to explore acclimatation of autotrophic and heterotrophic respiration to warming. The results of this study are expected to provide insights into how carbon cycling of alpine ecosystem responds to future climate change and its mechanism on the Qinghai-Tibetan Plateau.

藏北高寒草甸生态系统广袤的面积、丰富的碳储量以及生态系统本身的脆弱性决定了有效量化其气候-碳循环反馈过程的重要意义。目前气候-碳循环反馈过程最不确定的因素就是生态系统呼吸温度敏感性的时空变化及其机理解释，主要原因是对生态系统呼吸不同组分如何适应气候变暖缺乏有效评估。为了阐明高寒草甸生态系统对气候变暖的响应及其适应性机制，亟待研究生态系统自养呼吸和异养呼吸对增温的差异化响应及其适应性机制。本项目基于植物-土壤-气候响应与作用的理论框架，在藏北两个典型高寒草甸生态系统，当雄和那曲草原站，分别布设增温试验平台，动态监测生态系统呼吸不同组分对增温的敏感性差异，探讨自养呼吸和异养呼吸对增温的适应性程度,并进行时空对比。项目结果有望为高寒草甸生态系统碳循环对未来气候变化的响应提供机理解释。

生态系统碳循环应对气候变化的敏感性与适应性是世界各国碳中和远景下的重要议题。藏北高寒草地持续经历着剧烈的气候变暖，其广袤的面积、丰富的碳储量以及生态系统本身的脆弱性决定了有效量化气候-碳循环反馈过程的重要意义。目前气候-碳循环反馈过程最不确定的因素就是生态系统呼吸温度敏感性的时空变化及其机理解释，主要原因是对生态系统呼吸不同组分如何适应气候变暖缺乏有效评估。为了阐明高寒草甸生态系统对气候变暖的响应及其适应性机制，亟待研究生态系统自养呼吸和异养呼吸对增温的差异化响应及其适应性机制。本项目基于植物-土壤-气候响应与作用的理论框架，依托在藏北两个典型高寒草甸生态系统，当雄和那曲草原站，布设的增温试验平台，动态监测了生态系统呼吸不同组分对增温的敏感性与适应性差异。结果表明，增温处理对生态系统呼吸（Re）及不同组分的效应在不同站点和不同季节都不同，增温分别平均提高了当雄和那曲Re的13.8%和18.2%。在当雄整个生长季增温对异养呼吸（Rh）的提升更明显，而在那曲对Rh的提升仅表现在生长季中期（8月），初期和末期主要体现在对自养呼吸（Ra）的促进。增温处理对不同高寒草地Re及组分响应温度的敏感性（Q10）的效果不同，Re温度敏感性的变化主要原因是自养呼吸的适应性导致。Re及其组分Q10的空间格局与其随增温的时间变化并不一致。本研究对准确理解与量化气候变化背景下高寒草地生态系统碳循环过程具有重要的指导意义。