气候变暖背景下青藏高原高寒草甸根系生物量的迁移变化研究

The fifth evaluation report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) further confirmed the fact that the global warming is no doubtable over the past century. In the Qinghai-Tibetan Plateau (QTP), the climate is experiencing a significant warming trend at the rate of 0.04 °C per year from 1981 to 2010. However, there is a shortage of studies on root biomass allocation during different seasons under climate warming in an alpine meadow of the QTP. Therefore, based on the previous research of year-round warming experiments (5 years) in an alpine meadow of the QTP, we will establish new warming plots (3 years) in the growing season and non-growing season, respectively. The downward transport of root biomass in different soil layers will be analyzed in different warming treatments and the reason for the downward transport of root biomass will be explored further in the long (8-year-round warming) and short (3-year-season warming) term scales. Then, the following hypotheses are tested that the reduction of soil moisture in the shallow layers, caused by warming, induces the downward transport of root biomass to the deep soil layers, and then results in variations of contents of soil organic carbon, total nitrogen, and organic phosphorus in different soil layers. This project will provide a new evidence for the debate of carbon source or carbon sink in the QTP soil by further exploring the changes of input processes of vegetation carbon pool and soil nutrient elements in an alpine meadow of the QTP under global warming. This research is not only significant to understand the material cycle in local region, but also provides theoretical foundations for sound development and scientific management on alpine meadows in high altitude regions.

IPCC第五次评估报告进一步证实了全球变暖这一事实，而青藏高原正经历着明显的温暖化过程。针对青藏高原高寒草甸在气候变暖背景下不同季节根系生物量的分配模式尚缺乏深入研究。因此，本项目基于前期在青藏高原高寒草甸进行的全年增温实验 (5年)，设置新的生长季增温和非生长季增温实验样地 (3年)，在长 (8年全年增温)、短 (3年季节增温) 期两种时间尺度上进行不同增温方式下高寒草甸根系生物量不同土层的迁移变化研究，并深入探讨引起根系生物量迁移变化的原因，进而验证增温导致的表层土壤水分减少致使根系生物量迁移到土壤深层，导致土壤有机碳、全氮、有机磷在不同土层的迁移量发生变化的科学假设。该项目通过深入研究全球变暖下青藏高原高寒草甸植物碳库及土壤营养元素输入过程的变化，可以为青藏高原土壤碳源/碳汇之争提供新的佐证。该研究不仅对了解区域物质循环具有重要意义，而且将为高寒草甸的健康发展和科学管理提供理论依据。

IPCC报告进一步证实了全球变暖这一事实，而高海拔地区正经历着明显的温暖化过程。针对高海拔地区草甸植被在气候变暖背景下生物量的动态变化及其分配模式尚缺乏深入研究。因此，本项目基于前期在高山/亚高山草甸进行的模拟增温实验，通过文献综述和野外调查，获得了以下7个方面的研究成果。.① 综述了高寒草甸植被-土壤系统对气候变暖的响应。高寒草甸生态系统不同组分和各生命过程对温度响应模式的差异，导致了气候变暖对高寒草甸植被-土壤系统各组分的影响存在很大不确定性，建议深入开展不同增温幅度和时间下高寒草甸植被-土壤系统各组分正负效应的定量化阈值判断及其生态-分子生物学响应机制研究。.② 评述了植物种间联结的研究内容与方法。在 Fisher精确检验的基础上，结合Pearson相关系数和Spearman秩相关系数来检验种对间的相关性，并利用生态位理论或从植物生理、分子遗传的角度研究密度主导的种间联结变化，可以准确揭示植物种间的内在关联性。.③ 探讨了增温对高寒草甸生物量的影响。地上-地下生物量呈显著的异速生长关系，但在增温处理下异速生长出现减缓，而且地下生物量的增幅趋向土壤深层。.④ 探讨了增温对高寒草甸温度、水分的影响。增温对土壤温度的影响在土壤浅层较大、深层较小，但对土壤水分的影响在土壤浅层较深层小。.⑤ 探讨了增温对高寒草甸土壤碳、氮的影响。增温对土壤深层碳、氮产生较大影响，总氮、有机碳和活性碳随土壤深度呈增加趋势，并在 30—50 cm 土层出现显著差异。.⑥ 探讨了增温下高寒草甸生物量与温度、水分的关系。增温导致浅层土壤温度对生物量分配产生影响，使生物量更多分配到地上部分，而冻土融化致使深层土壤水分对生物量产生影响，且土壤温度对地下生物量的影响较土壤水分更为敏感而迅速。.⑦ 分析了亚高山草甸生物量的地理空间分布。地理因子中对生物量影响较大的为纬度和海拔，最小的是经度，随海拔升高生物量更多地分配到地下根系。.该项目通过研究全球变暖下高山/亚高山草甸植物碳库及土壤营养元素输入过程的变化，不仅对了解区域物质循环具有重要意义，而且将为草甸植被的健康发展和科学管理提供理论依据。