川西窄叶鲜卑花高寒灌丛土壤碳收支精细过程的计量及其对气候变暖的响应

Soil carbon pool is the largest terrestrial ecosystem carbon pool, plays an important role in the global carbon cycle. At present, soil carbon input/output process and assessment of soil carbon stocks still are know uncertainly. On the other hand, it is the lack of understanding on carbon cycle in the scrub ecosystems, especially, in the east of Qinghai Tibet Plateau. The region is very sensitive to global climate change and widely distributed apline scrubs. The study will focus on soil carbon input and output process of a typical alpine scrub (Sibiraea angustata) in Songpan, Sichuan province. The litter decomposing and rhizosphere deposited carbon input to soil and soil respiration will be quantitative researched in the scrub; and the response of soil carbon turnover processes to warming will be evaluated by the OTC (open top chamber) simulated warming experiment. The purposes of this study are to: (1) explore the impact of climate warming on soil carbon pool in the alpine scrub ecosystem and its mechanism, and (2) evaluate the function of soil carbon sinks in the alpine scrub under the background of global warming.

土壤碳库是陆地生态系统最大的碳库，在全球碳循环中具有重要的作用。一方面，对土壤碳库的输入/输出过程以及土壤碳库储量的评估至今还存在很大的不确定性；另一方面，在陆地生态系统中十分缺乏对灌丛生态系统碳循环的研究，尤其是缺少对全球气候变化非常敏感的青藏高原东部高寒灌丛碳收支的关注。因此，本项目选择受气候变暖影响显著的青藏高原东部的川西地区，以典型高寒灌丛——窄叶鲜卑花灌丛为研究对象，以土壤碳输入、输出过程为主线，量化研究凋落物分解、根际沉积的碳输入和土壤呼吸的精细过程；并通过模拟增温实验，研究这些土壤碳输入/输出的精细过程对气候变暖的响应。目的在于揭示气候变暖对高寒灌丛生态系统土壤碳库的影响及其机制，并评估气候变暖背景下高寒灌丛土壤碳的源汇功能，为全面、深入地认识气候变暖背景下的土壤碳过程提供基础数据和新认识。

土壤是陆地生态系统最大的碳库，在调节全球碳循环和大气二氧化碳浓度变化中起着重要作用。目前有关土壤碳循环的研究多关注整个生态系统，而对各组分在土壤碳输入和输出过程中的贡献研究鲜有涉及，从而严重限制了土壤碳汇评估的精确性。本研究以青藏高原东部典型高寒灌丛优势种窄叶鲜卑花为对象，通过开顶式生长室进行模拟增温试验，量化凋落物分解、根系周转、分泌物碳输入、土壤呼吸等过程在土壤碳循环中的相对贡献。主要结果表明：（1）增温处理下年平均总细根和活细根生物量分别增加了6.6%和9.1%，但对细根生物量月动态、凋落物产量以及凋落物分解过程没有显著影响；（2）增温使细根年生产量、细根质量损失率、碳释放率和碳释放量分别提高了19.4%，31.4%，15.2%和30.2%；（3）相比于对照处理，增温处理下不同月份土壤总呼吸、异养呼吸和根源呼吸的碳释放量均显著提高，但根际微生物呼吸年碳释放总量没有显著差异；（4）窄叶鲜卑花灌丛0-30 cm土壤碳库储量为15568 克/平方米，增温使土壤碳库降低了6.4%，且土壤碳库的降低主要是由于0-10 cm土层有机碳含量显著下降。综上所述，由于增温显著提高土壤异养呼吸速率及其碳输出量，青藏高原东部高寒灌丛土壤将成为一个大气二氧化碳的源。本研究可为预测未来气候变暖背景下高寒灌丛土壤碳输入与输出过程的精确评估提供支撑。