哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤呼吸组份对气候变暖的响应研究

Soil organic carbon (SOC) efflux is an important source of atmospheric CO2 and to partition SOC efflux is a hard point in soil respiration research. Therefore, to partition SOC efflux effectively, and to verify the response of SOC efflux to climate warming are important in estimating global carbon balance. In this project, we try to partition soil respiration components using related experimental treatments, basing on theories of interaction researches on soil respiration and litter decomposition priming effect research of rhizosphere activity. The key point is to investigate soil carbon effluxes under different treatments and rhizosphere activity effects on litter decomposition under warming and non-warming plots, to partition soil respiration components and their responses to warming, and finally to achieve the goal of verifying warming effect on soil organic carbon efflux rate. The study provides references on estimating rate of SOC efflux in subtropical forest accurately and its response to climate warming, and provides scientific support for China to develop policies and strategies on energy-saving, emission reduction, carbon sequestration, and climate change adaptation. Based on this study, 2-3 academic papers (including 1-2 SCI papers) will be published and 1 graduate student will be involve intensively.

土壤有机碳排放是大气CO2的重要来源，而区分土壤有机碳排放是目前土壤呼吸研究中的一个难点，因此有效区分土壤有机碳排放，并明确其对气候变暖的响应，对估算全球碳平衡具有重要意义。本项目根据土壤呼吸中的交互作用和根际活动对凋落物分解激发效应的理论基础，设计相关实验处理以区分土壤呼吸组份。重点研究增温和非增温背景下，不同处理条件下土壤碳通量以及根际活动对凋落物分解的激发效应，以区分土壤呼吸组份及其对增温的响应，并最终明确增温对土壤有机碳排放速率影响的效果。本研究为准确估算亚热带森林土壤有机碳排放速率及其对气候变暖的响应提供参考，为我国制定节能减排增汇政策和气候变化适应战略提供科学依据。通过本项目的研究，在国内外期刊发表论文2～3篇，其中SCI论文1～2篇，培养硕士研究生1名。

土壤呼吸异质性研究表明，哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤呼吸异质性较大，变异系数为28.99 %，因此，通过平行观测消除异质性后，再进行相关处理才能更好的反应增温等处理效应。为期2年的土壤增温实验显示，土壤5 cm温度增加幅度为3.2 ℃，增温处理同时降低了24.1 %的土壤含水量（0~10 cm）。增温处理使得对照、去凋落物、切根、去凋落物并切根、施氮的土壤CO2排放增加，总体增加了10.0 %；除了切根处理外，增温处理均使得土壤CH4吸收量减少，总体减少了12.4 %；增温对N2O排放影响既有正效应又有负效应，总体增加了75.4 %的N2O排放。土壤增温增加了土壤呼吸的温度敏感性（Q10），单因素和双因素模型结果分别增加了89.1%和67.4 %。相对于对照，切根和施氮均降低了凋落物分解速率，非增温条件下分别降低了24.5 %和17.5 %，在增温条件下分别降低了16.1 %和7.8 %；增温处理明显降低凋落物分解速率，增温条件下对照、切根和施氮处理的凋落物分解速率分别降低了28.1 %，20.1 %和19.5 %，平均降低了22.5 %。不同种凋落物分解速率有差异，但是物种间的混合效应不明显。不同起始时间凋落物分解实验表明：凋落物分解起始激发效应明显。倒木分解研究表明，整体分解格局表现为对照＞去凋落物＞悬空，一般线性模型分析结果显示，初始气干密度及处理对倒木分解影响显著，而物种间差异不显著。通过本项目的开展，揭示了土壤呼吸不同组分及土壤呼吸温度敏感性对气候变暖的响应，也为探究本区域碳循环提供数据支撑。