青藏高原高寒草甸植物细根周转及其对模拟增温和放牧的响应

青藏高原是全球变化的敏感地区，细根周转是地下碳循环的核心过程，也是影响生态系统对全球变化的响应与反馈的关键环节。本项目以青藏高原主要植被类型高寒草甸为研究对象，野外调查根系结构与径级分布，在同一地点同时采用微根管法、稳定性同位素标记法与传统的根钻法和生长袋法测定细根周转速率，对比分析不同测定方法所得结果，阐明高寒草甸细根周转特征。测定模拟增温和放牧引起的植物群落细根周转速率的变化，有助于深入理解高寒草甸地下碳循环过程对增温和放牧的响应机制。在室内用根箱法对主要植物进行单种和混合培养，确定物种和群落的细根死亡率曲线，为准确计算细根周转奠定基础。.草地植物根系周转的研究薄弱，在我国更显滞后，本项目对理解高寒草甸植物碳素分配过程、定量预测高寒生态系统对增温和放牧及其交互作用的响应具有较好的理论价值。

本项目利用长期增温放牧试验平台，分别采用连续根钻法、内生长袋法、同位素标记法和微根管法，研究了高寒草甸植物根系生物量、根系长度和直径等级的时空分布，计算了根系寿命和周转速率，比较了不同方法对同一地点相同植被根系周转研究的结果差异，探讨了高寒草地植物根系周转的影响因素和相对有效的研究方法。研究成果发表了SCI论文两篇，国际会议墙报1篇，中文核心期刊接受1篇；另有SCI期刊1篇在投。主要研究结果如下：.矮嵩草草甸植被生物量的时空分布格局：高寒草甸植被根系生物量有显著的季节变化，地下/地上生物量之比约为6:1。0-20 cm土壤层中根系生物量平均值分别为1795 g m-2，其中0-10 cm土层中的根系生物量占0-20 cm土层总生物量的91.3 %，随着深度增加根系急剧降低，是高寒草甸地下生物量分布的显著特征。.研究草地植物细根周转的方法比较：同时采用根钻法、内生长袋法和微根管法，观测到的根系周转速率分别为0.36 yr-1、0.52 yr-1和0.84 yr-1。建议今后的研究能够将传统方法与微根管法相结合，更加客观地反映根系周转。.草本植物细根周转速率受根的直径等级控制：在研究期间观测到的根系直径变化在0.12~0.72 mm之间，虽然根系直径分布范围较木本植物窄，但仍然呈现明显的等级差异，在0.20-0.25 mm范围内的根系比例最高。根系生存率随着直径的增大而提高，直径每增加0.10 mm，根的死亡风险降低17.5 %。.青藏高原高寒草甸植物细根周转速率与其出生时期密切相关：该草地中根系的出现时间最为集中的是六月份，秋季以后出生的根比例最少。根的出生时期对根寿命的影响超过根的直径和其在土壤中的分布深度，春季出生的根寿命最短，在观测期结束时存活的比例最低，其寿命中值为79 d，而秋季出生的根的寿命中值为 172 d 。.青藏高原高寒草甸植物细根的周转速率与其在土壤中的分布深度密切相关：根系寿命随土壤深度增加而提高，表层10 cm以内的根系寿命中值为79 d，10~20 cm内则为172 d。每加深10 cm，根系死亡风险降低48 %。.增温对细根直径分布、垂直分布和周转速率的影响：根据多年连续观测资料，发现增温处理的根系平均直径略低于对照处理，但差异不显著。长期增温处理使得细根在土壤剖面中的垂直分布趋向于表聚化；长期增温还显著降低了细根的寿命，提高了其周转速率。