天山高山草地土壤呼吸及其影响机制

草地生态系统在全球碳循环及碳平衡中起着重要作用。我国学者虽然在东北、内蒙、青藏高原和甘肃等地区开展了草地土壤呼吸的研究，但在新疆此类工作鲜见报道。然而，目前对草地土壤呼吸的研究主要集中在生长季节，常缺连续时间序列上的尤其是冬季观测研究，使得草地生态系统CO2年排放量以及区域排放量的估算受到一定的影响，用这些短期的研究结果来计算整年度通量值时，常常会产生较大偏差。本项目拟在天山高山草地开展土壤呼吸的连续观测及其影响机制的研究，揭示不同草地类型土壤呼吸的时空变化及其环境调控机制；区分土壤根呼吸、微生物呼吸和凋落物呼吸在不同草地类型内对土壤总呼吸的贡献量；估算不同草地类型每年通过土壤呼吸向大气释放CO2的 贡献量。其研究对于精确估算我国干旱荒漠区温带草地CO2源汇功能，减少草地碳汇功能评价的不确定性，分析我国草地的固碳效果具有非常重要的意义；同时也为我国未来的CO2减排或碳贸易政策提供基础资料。

该项目按照研究内容和研究目标对高寒草原生长季和冬季土壤呼吸速率和CO2释放量、土壤不同组分对土壤总呼吸的贡献率、土壤呼吸的影响因素及机制进行了，并揭示了高寒草原土壤呼吸的时空变化及其对环境因子的响应，放牧程度对土壤呼吸的时空变化及其影响机制，土壤不同组分呼吸对土壤总呼吸的贡献量；估算了高寒草地每年通过土壤呼吸向大气释放CO2的贡献量以及环境因子和人为干扰对天山高山草地土壤呼吸的协同作用及其季节动态特征。研究结果表明，天山高寒草原土壤异养呼吸占草地生态系统总呼吸的78.5%。在非生长季节，草地生态系统总呼吸、土壤异养呼吸和土壤自养呼吸CO2释放量分别占生长季节CO2释放量的12.9%, 14.1% and 11.4%。气候因素即降水量在寒冷和干旱条件下，对草地土壤自养呼吸起到决定性作用。土壤异养呼吸和生态系统呼吸对地面温度比较敏感，而土壤异养呼吸对土壤温度比较敏感。在轻度放牧条件下，生态系统呼吸的温度敏感性达到5.16。然而，在重度放牧和未放牧管理条件下温度温度敏感性的Q10值分别达到3.44 to 3.85，温度敏感性变化不明显。氮沉降对土壤呼吸温度敏感性产生显著影响。施氮后，土壤呼吸温度敏感性的Q10值从4.88 增加到6.01。在CO2通量观测过程中生态系统土壤呼吸通量表现出明显的季节变化和波动。在未放牧和轻度放牧草地，生态系统土壤呼吸通量的月内最大值（122.82 mg m-2 h-1和103.70 mg m-2 h-1）出现在2011年6月，而生态系统土壤呼吸通量的月内最小值（2.03 mg m-2 h-1 和2.62 mg m-2 h-1）出现在2010年12月。在生长季节和非生长季节，生态系统呼吸CO2总释放量在未放牧草地达到179.08 g m-2 和 12.75 g m-2，而在轻度放牧草地分别达到165.34 and 10.61 g m-2。在非生长季节，生态系统土壤呼吸CO2释放量在未放牧草地和轻度放牧草地分别达到12.75 g m-2and 10.61 g m-2。2010-2011年间，在非生长季节生态系统土壤呼吸CO2释放量分别占生长季节生态系统土壤呼吸CO2释放量的7.1% 和 6.4%。结果表明，如果不考虑非生长季节生态系统土壤呼吸，土壤呼吸的CO2年释放量将减少6.3%。项目执行期间完成论文13篇，SCI收录6篇，EI收录4篇。