青藏高原高寒草地土壤呼吸对增温的响应
摘要：高寒草地是青藏高原主要的植被类型，覆盖着约60%的高原面积，具有很高的土壤碳密度和土壤碳储量。在全球变暖的背景下，青藏高原在过去的几十年里经历了更迅速的增温过程，这必然会引起土壤呼吸的积极响应。本研究选择位于青海海北的高寒草地，基于2014和2015年的野外模拟增温实验样地的土壤呼吸自动监测数据，着重探讨青藏高原高寒草地土壤呼吸的季节差异、增温对土壤呼吸累积量和温度敏感性的影响。研究发现：1.青藏高原高寒草地土壤呼吸具有明显的季节性，生长季和非生长季土壤呼吸均具有明显的日进程，非生长季呼吸速率变化小且具有更早的呼吸峰值时刻，增温并不改变呼吸峰值时刻但可以增加非生长季土壤呼吸速率变化幅度 2.增温可以极显著的增加土壤呼吸累积量，但并不改变季节呼吸累积量占全年呼吸累积量的比例，增温与对照条件下的生长季土壤呼吸累积量均占全年土壤呼吸累积量的90%左右；3.生长季土壤呼吸速率和5 cm土壤温度相关性高于非生长季，增温不会改变生长季和非生长季土壤呼吸温度敏感性。这意味着，气候变化对生长季和非生长季土壤呼吸影响不同，会导致青藏高原高寒草地向大气中释放更多的CO2，对气候变化形成正反馈，也表明我们需要重新审视增温对寒冷地区影响比温暖地区更强烈的传统观点。
目录
摘要1
Abstracts1
引言1
1材料与方法2
1.1研究区域概况2
1.2增温实验设计3
1.3土壤呼吸测定3
1.4生长季确定4
1.5土壤呼吸温度敏感性计算4
1.6数据分析4
2结果与分析4
2.1土壤呼吸的季节性4
2.1.1日进程5
2.1.2土壤呼吸累积量的季节分配6
2.2增温对土壤呼吸累积量的影响7
2.3增温对温度敏感性的影响7
3讨论8
3.1增温与土壤呼吸季节性8
3.2增温与土壤呼吸累积量9
3.3增温与土壤呼吸温度敏感性9
致谢 10
参考文献 10
青藏高原高寒草地土壤呼吸对增温的响应
引言
引言
青藏高原
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
地处低纬，是中国面积最大（约250万km2），世界海拔最高的高原(平均海拔4000 m以上)，独特的地理环境导致其气候寒冷，具有大面积的永久冻土分布和冰川覆盖，被称作“世界第三极”[1]。青藏高原高寒草地是我国主要草地之一，分布着高寒 草甸，高寒草原与高寒草甸草原等典型的高寒草地植被，总面积达1.28×108 hm2，覆盖60%左右的高原面积[2]，而由此发育的高山草甸土，亚高山草甸土，高山草原土，亚高山草原土等高山土壤富含有机质，碳密度明显高于其他类型土壤。研究表明，青藏高原高寒草地生态系统是一个巨大的碳库且对气候变化极为敏感，其均衡态土壤有机碳总量（020 cm）达到97.19×108 T[3]，占我国土壤有机碳总量的26.4%[2]。
土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分，主要包括根系呼吸以及土壤微生物和土壤动物的异养呼吸，是陆地生态系统与大气之间除植物光合作用以外的第二大碳通量[4]，占生态系统呼吸的60%90%[5]。呼吸是受温度调控的酶促反应，因此温度是土壤呼吸最关键的控制因素[6]，一般认为温度升高会促进土壤呼吸作用。此外，升温还可以通过降低土壤水分含量，增加养分的矿化速率和可利用性，调节生长季长度，改变植物物种组成和群落结构等方式对土壤呼吸产生影响[711]。研究表明，在温度升高的生态系统中，土壤呼吸速率会有升高的趋势[12]。近期对全球模拟增温的meta分析结果也显示增温对土壤呼吸有显著促进作用[13]。但也有研究证据表明温度升高会降低土壤水分的可利用性，从而表现出对呼吸有抑制性作用[14]。此外，增温对土壤呼吸的促进可能会由于底物供应量不足和土壤微生物对温度升高的驯化作用而随增温时间的延长出现降低趋势[15]，如北美Havard 森林增温实验结果显示增温第一年会提高样地近40%的土壤呼吸速率，但在随后的6年里增温样地土壤呼吸速率逐渐降低至与对照样地呼吸水平相同[12]。
在全球气候变暖的背景下，青藏高原在近几十年来正经历着快速的增温过程[16]，过去五十年平均每十年增加0.3 ℃ ，高于全球平均速率[17]，这必然会引起土壤呼吸的积极响应。增温可能会通过激发效应促进土壤有机质的分解，影响土壤呼吸自养和异养呼吸组分，增加大气CO2浓度，甚至改变青藏高原的碳汇功能（21.8 Tg C yr1）[18]，对全球气候变暖形成正反馈。因此，正确评价青藏高原生态系统碳循环及其对气候变化的反馈作用具有重要意义[3]。
土壤是个多空隙的复杂系统，根系呼吸和土壤微生物呼吸所释放的CO2大部分聚集在这些孔隙中，部分孔隙CO2浓度甚至达到数千ppm,其扩散受孔隙数量和大小、土壤温度和水分含量、风速等诸多因素影响[19]。传统研究方法将土壤大气释放CO2速率近似看作土壤呼吸速率，称作表观呼吸速率，很显然不够准确。研究表明，若不考虑淋溶和沉积等原因导致无机碳的损失，表观土壤呼吸在1年周期里可以近似看作真实土壤呼吸[20]，但青藏高原地区迄今为止很少有针对土壤呼吸对温暖化响应的长期研究，增加了青藏高原地区碳循环评价的不确定性。
本研究选择位于中国科学院西北高原生物研究所所处的高寒草地生态系统，通过野外模拟增温实验，利用土壤呼吸全自动监测系统监测实验样地土壤呼吸和温湿度。基于2014年和2015年土壤呼吸和温湿度数据分析，本研究将着重探讨青藏高原高寒草地土壤呼吸的季节性差异和增温对土壤呼吸累积量的影响以及增温对土壤呼吸温度敏感性的影响。
材料与方法
研究样地概况
研究区域（图1）位于青藏高原东北隅、祁连山南麓的中国科学院西北高原生物研究所海北高寒草地生态系统科学观测研究站（海北站，37°37N，101°12E，海拔3200 m），地处亚洲大陆腹地，属典型的高原大陆性气候，气温极低，降水少，1986年至2013年年平均气温年降水量分别为1.29 ℃和450 mm。
研究样地特殊的自然环境造就了其植被结构以适冷、湿生、多年生地下芽的草本植物莎草科、毛茛科植物为主，优势种为矮嵩草（Kobresia humilis）、金露梅（Dasiphora fruticosa）、羊茅 (Festuca ovina) 等。地上净初级生产力（Aboveground net primary productivity,ANPP）300450 g m2 year1[21]。
研究样地土壤为草毡寒冻雏形土，土壤发育年轻、土层浅薄、土壤有机质含量丰富，010 cm土壤PH值为7.85，有机碳含量为为63.3 g kg1,土壤容重为0.82 g cm3(贺金生，未发表数据，2013)。
图1：研究样地概况
1.2增温实验设计
海北站2011年建立的增温降水实验平台（图2），总体实验设计思路为增温（2水平：对照，增温）、降水（3水平：50%降水，对照，+50%降水）双因素完全随机区组设计，共6个处理（增温和+50%降水，增温，增温和50%降水，对照，+50%降水，50%降水），每个处理设置6个重复。本研究选择其中A区、B区和F区Warming和Control组，即每个处理有3个重复。
目录
摘要1
Abstracts1
引言1
1材料与方法2
1.1研究区域概况2
1.2增温实验设计3
1.3土壤呼吸测定3
1.4生长季确定4
1.5土壤呼吸温度敏感性计算4
1.6数据分析4
2结果与分析4
2.1土壤呼吸的季节性4
2.1.1日进程5
2.1.2土壤呼吸累积量的季节分配6
2.2增温对土壤呼吸累积量的影响7
2.3增温对温度敏感性的影响7
3讨论8
3.1增温与土壤呼吸季节性8
3.2增温与土壤呼吸累积量9
3.3增温与土壤呼吸温度敏感性9
致谢 10
参考文献 10
青藏高原高寒草地土壤呼吸对增温的响应
引言
引言
青藏高原
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
地处低纬，是中国面积最大（约250万km2），世界海拔最高的高原(平均海拔4000 m以上)，独特的地理环境导致其气候寒冷，具有大面积的永久冻土分布和冰川覆盖，被称作“世界第三极”[1]。青藏高原高寒草地是我国主要草地之一，分布着高寒 草甸，高寒草原与高寒草甸草原等典型的高寒草地植被，总面积达1.28×108 hm2，覆盖60%左右的高原面积[2]，而由此发育的高山草甸土，亚高山草甸土，高山草原土，亚高山草原土等高山土壤富含有机质，碳密度明显高于其他类型土壤。研究表明，青藏高原高寒草地生态系统是一个巨大的碳库且对气候变化极为敏感，其均衡态土壤有机碳总量（020 cm）达到97.19×108 T[3]，占我国土壤有机碳总量的26.4%[2]。
土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分，主要包括根系呼吸以及土壤微生物和土壤动物的异养呼吸，是陆地生态系统与大气之间除植物光合作用以外的第二大碳通量[4]，占生态系统呼吸的60%90%[5]。呼吸是受温度调控的酶促反应，因此温度是土壤呼吸最关键的控制因素[6]，一般认为温度升高会促进土壤呼吸作用。此外，升温还可以通过降低土壤水分含量，增加养分的矿化速率和可利用性，调节生长季长度，改变植物物种组成和群落结构等方式对土壤呼吸产生影响[711]。研究表明，在温度升高的生态系统中，土壤呼吸速率会有升高的趋势[12]。近期对全球模拟增温的meta分析结果也显示增温对土壤呼吸有显著促进作用[13]。但也有研究证据表明温度升高会降低土壤水分的可利用性，从而表现出对呼吸有抑制性作用[14]。此外，增温对土壤呼吸的促进可能会由于底物供应量不足和土壤微生物对温度升高的驯化作用而随增温时间的延长出现降低趋势[15]，如北美Havard 森林增温实验结果显示增温第一年会提高样地近40%的土壤呼吸速率，但在随后的6年里增温样地土壤呼吸速率逐渐降低至与对照样地呼吸水平相同[12]。
在全球气候变暖的背景下，青藏高原在近几十年来正经历着快速的增温过程[16]，过去五十年平均每十年增加0.3 ℃ ，高于全球平均速率[17]，这必然会引起土壤呼吸的积极响应。增温可能会通过激发效应促进土壤有机质的分解，影响土壤呼吸自养和异养呼吸组分，增加大气CO2浓度，甚至改变青藏高原的碳汇功能（21.8 Tg C yr1）[18]，对全球气候变暖形成正反馈。因此，正确评价青藏高原生态系统碳循环及其对气候变化的反馈作用具有重要意义[3]。
土壤是个多空隙的复杂系统，根系呼吸和土壤微生物呼吸所释放的CO2大部分聚集在这些孔隙中，部分孔隙CO2浓度甚至达到数千ppm,其扩散受孔隙数量和大小、土壤温度和水分含量、风速等诸多因素影响[19]。传统研究方法将土壤大气释放CO2速率近似看作土壤呼吸速率，称作表观呼吸速率，很显然不够准确。研究表明，若不考虑淋溶和沉积等原因导致无机碳的损失，表观土壤呼吸在1年周期里可以近似看作真实土壤呼吸[20]，但青藏高原地区迄今为止很少有针对土壤呼吸对温暖化响应的长期研究，增加了青藏高原地区碳循环评价的不确定性。
本研究选择位于中国科学院西北高原生物研究所所处的高寒草地生态系统，通过野外模拟增温实验，利用土壤呼吸全自动监测系统监测实验样地土壤呼吸和温湿度。基于2014年和2015年土壤呼吸和温湿度数据分析，本研究将着重探讨青藏高原高寒草地土壤呼吸的季节性差异和增温对土壤呼吸累积量的影响以及增温对土壤呼吸温度敏感性的影响。
材料与方法
研究样地概况
研究区域（图1）位于青藏高原东北隅、祁连山南麓的中国科学院西北高原生物研究所海北高寒草地生态系统科学观测研究站（海北站，37°37N，101°12E，海拔3200 m），地处亚洲大陆腹地，属典型的高原大陆性气候，气温极低，降水少，1986年至2013年年平均气温年降水量分别为1.29 ℃和450 mm。
研究样地特殊的自然环境造就了其植被结构以适冷、湿生、多年生地下芽的草本植物莎草科、毛茛科植物为主，优势种为矮嵩草（Kobresia humilis）、金露梅（Dasiphora fruticosa）、羊茅 (Festuca ovina) 等。地上净初级生产力（Aboveground net primary productivity,ANPP）300450 g m2 year1[21]。
研究样地土壤为草毡寒冻雏形土，土壤发育年轻、土层浅薄、土壤有机质含量丰富，010 cm土壤PH值为7.85，有机碳含量为为63.3 g kg1,土壤容重为0.82 g cm3(贺金生，未发表数据，2013)。
图1：研究样地概况
1.2增温实验设计
海北站2011年建立的增温降水实验平台（图2），总体实验设计思路为增温（2水平：对照，增温）、降水（3水平：50%降水，对照，+50%降水）双因素完全随机区组设计，共6个处理（增温和+50%降水，增温，增温和50%降水，对照，+50%降水，50%降水），每个处理设置6个重复。本研究选择其中A区、B区和F区Warming和Control组，即每个处理有3个重复。
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