模拟增温对西藏高原农田青稞生产力与土壤有机碳的影响研究

The primary productivity and grain yield, photosynthetic characteristics and leaf photosynthetic parameters of hulless barley, topsoil organic carbon quantity, rates of CO2 emmission and soil organic matter decomposition in farmland eco-system in Tibet Plateau will all be studied comparatively in this research work under two temperature conditions by means of a simulated warming system of FATI. On the basis of the research works above, the temperature acclimation regulations of the primary productivity of hulless barley and topsoil organic carbon quantity and rates of soil CO2 emission and soil organic matter decomposition will be discussed. And the acclimation differences between the primary productivity of hulless barley and soil CO2 emission and soil organic matter decomposition in farmland eco-system to temperature increase through simulated warming will be discussed furtherly. The results of this research work will enhance the adaptation ability of farmland eco-system to climate change, and will be of theory and practice importance to realize the production sustainability of hulless barley in the Tibet Plateau.

本项目将通过设置野外农田模拟增温（FATI）与对照控制试验，开展两种温度情景下青稞的初级生产力、作物产量、光合特性与单叶光合参数、以及耕层土壤有机碳贮量、CO2排放与有机物分解速率的比较研究。在此基础上，探讨并揭示西藏高原农田生态系统青稞生产力与土壤有机碳贮量、CO2排放、有机物分解对温度升高的响应规律，并进一步探讨高原农田生态系统青稞初级生产力与CO2排放、土壤有机碳分解对未来气候变暖温度升高的响应差异及其内在联系。本项目的研究成果对提高西藏高原地区农田生态系统应对气候变化的能力，实现气候变化条件下农田青稞可持续生产将具有重要的理论与实践意义。

本项目模拟增温试验研究的基础上，开展了两种温度情景下西藏高原春青稞的初级生产力、作物产量、单叶光合参数与光合特性、以及农田土壤有机碳贮量、CO2排放与有机物分解速率的比较研究。在此基础上，探讨并初步揭示了西藏高原农田生态系统青稞生产力与土壤有机碳贮量、CO2排放、有机物分解对温度升高的响应规律。研究表明，①低幅度和高幅度增温都没有显著影响青稞株高、地径、茎长、叶片数、总生物量、根系生物量、茎生物量、叶生物量、穗生物量、根系碳氮含量及碳氮比、茎碳氮含量及碳氮比、叶碳氮含量及碳氮比和穗碳氮含量及碳氮比。②三个植被指数NDVI、GNDVI和SAVI对红外增温的短期响应都没有显著变化，这可能与红外增温引起的土壤干旱有关。③实验短期增温虽然没有缩短青稞的生长季，但是缩短了青稞多个物候期：拔节，抽穗和灌浆期提前1天，孕穗，挑旗和扬花提前2天。④两种生长条件不增温与增温下，通过直接测定的春青稞光合能力平均值分别为23.6μmol. m-2. s-1、24.4μmol. m-2. s-1，增温条件下春青稞的光补偿点表现为降低，两种试验条件下光合速率的相对变率差别不明显。⑤一个生长季1.52℃–1.98 ℃ 的土壤增温并不能显著影响西藏高原青稞农田的土壤呼吸，土壤呼吸对增温幅度的响应并不是线性关系，土壤湿度对土壤呼吸对温度的响应规律及其敏感性具有重要影响。本项目的研究成果对提高西藏高原地区农田生态系统应对气候变化的能力，实现气候变化条件下农田青稞可持续生产将具有重要的理论与实践意义。