极端高温和极端干旱对内蒙古典型草原碳氮耦合效应的影响

温带典型草原生态系统是对全球变化响应最为敏感的区域，而在未来全球变化的情景下，极端气候事件出现的频率越来越高。极端气候事件对生态系统过程的影响要比平均变化的气候大的多。本项目将考察极端高温（40 ℃）和极端干旱(20cm 土壤含水量θ<0.12 m3m-3)对内蒙古典型草原羊草和大针茅两种群落碳氮耦合效应的影响。在野外通过人工模拟极端高温和极端干旱胁迫条件，测定不同群落植物水平上的净光合速率、叶、根氮含量等以及生态系统水平土壤有机碳和氮矿化速率，凋落物分解速率、CO2和N2O通量和微生物活性的变化。并通过室内控制培养和同位素技术，研究胁迫条件下植物的碳氮分配。阐明极端高温和极端干旱对温带典型草原碳氮耦合效应的影响及其生态系统的响应机制。为未来全球变化情境下，典型草原生态系统的碳收支以及动态碳氮耦合模型的建立提供理论和数据支持。

1..全球增温造成降水季节分布改变，极端气候事件增加对生态系统的结构和生态系统功能造成很大的影响。但是目前较少的极端气候控制实验限制了我们对极端气候事件如何影响生态系统的理解。水分变化是内蒙古典型草原生产力的形成最主要的控制因子。水分的变化必然会影响到生态系统的碳/氮循环过程。我们以中科院内蒙古生态定位研究站长期围封的羊草样地为研究平台，通过模拟极端干旱、极端降雨以及极端高温，研究了极端气候对碳氮耦合过程的影响。研究结果表明：极端气候事件和降雨分布的变化显著改变了内蒙古典型草原生态系统温室气体的收支。极端干旱、热浪、极端降雨和极端的降雨分布（降雨事件少，单次降水量大）都会降低净生态系统二氧化碳吸收，表明极端气候会减弱内蒙古典型草原碳汇功能。此外，极端干旱增加甲烷的吸收，减少氧化亚氮的排放。土壤水分是调节温室气体通量对极端气候响应过程的关键因子。物种高抵抗力的和不同功能性植物的补偿效应使内蒙古典型草原地上生物量在遭受极端气候时具有较高的抵抗力稳定性。然而，极端气候会改变微生物量、群落结构以及土壤酶活性。整体而言，内蒙古典型草原生态系统碳氮循环的过程对极端干旱和降雨分布变化的响应和结构和功能对极端气候的响应更加敏感。