气候变暖背景下根系分泌物对青藏高原高寒草甸土壤有机碳动态的影响

Soil organic carbon dynamics is one of the hot fields in soil ecology research. The Tibetan Plateau is increasingly warmer, which will influence soil organic carbon dynamics. However, the processes and mechanisms of soil organic carbon formation and decomposition in response to soil warming and root-exudate input are still unclear. In this project, we combine an in situ soil-warming experiment and the cutting-edge techniques of soil carbon and microbial community research to investigate soil carbon dynamics in an alpine meadow (Kobresia humilis) on the Tibetan Plateau. Specifically, we aim to 1) clarify the effects of soil warming and root-exudate input on the formation and decomposition of soil organic carbon in the bulk soil as well as two physical fractions with different turnover rates (light and dense fractions); and 2) reveal the mechanisms underlying the formation and decomposition of soil organic carbon in bulk soil and two physical fractions. This study will benefit our understanding of soil organic carbon dynamics (both formation and decomposition) of the alpine meadow ecosystem in response to global change, and the results will provide scientific basis for improving the integrative management and functional regulation of the alpine meadow ecosystem on the Tibetan Plateau.

土壤有机碳动态是当前土壤生态学研究的热点领域。青藏高原正在经历的温暖化进程将会对土壤有机碳动态产生深刻影响。尽管如此，气候变暖背景下根系分泌物对土壤有机碳形成和分解的影响及其作用机制尚不明确。本项目拟以青藏高原高寒矮嵩草草甸为研究对象，结合野外原位增温试验以及土壤有机碳动态和过程研究的最新测定技术，试图：1) 阐明增温和根系分泌物对高寒草甸土壤不同物理组分有机碳形成和分解过程的影响；2) 综合分析土壤因子、微生物因子和环境因子，揭示土壤有机碳不同物理组分的形成与分解响应外界温度和根系分泌物变化的内在机制。本研究将有助于理解未来全球变暖背景下高寒草甸生态系统土壤有机碳库的动态变化，所得结果将为高寒草甸综合管理和功能调控提供科学依据。

土壤有机质的周转及其稳定性对于土壤有机碳库的变化至关重要。研究土壤有机质的稳定性及其形成和分解过程有助于准确预测气候变化背景下土壤碳库动态以及陆地碳循环与气候变化间的反馈关系。作为全球变化敏感区域，青藏高原正在经历的暖湿化进程将会深刻影响土壤有机碳动态。为了更准确预测气候变暖背景下青藏高原土壤有机质动态，本项目结合青藏高原海北站新建的OTC增温平台以及已有的土壤全剖面野外增温实验平台、海拔梯度模拟增温平台和OTC 多梯度增温平台，利用多种方法和新测定技术研究了气候变暖背景下青藏高原高寒草甸不同组分土壤有机碳稳定性及其动态变化规律。结果表明，深层土壤有机质具有更高的稳定性，不同植被类型和不同海拔(模拟增温)的土壤有机质稳定性对增温的响应存在较大差异，表明气候、植被和土壤因子共同控制着高寒草地 SOM的稳定性。整体而言，土壤有机碳稳定性及其动态响应于增温和氮添加的效果不明显，这可能是因为青藏高原高寒草甸生态系统具有一定的内稳性。同时，本研究强调了室内培养试验的局限性和综合运用多种方法研究土壤有机质稳定性的必要性，并初步揭示了土壤有机质的稳定性机理及其动态。本研究将有助于更好地解释和预测未来全球变暖背景下高寒草甸生态系统土壤有机碳库的动态变化。