温度对土壤有机碳分解的温度敏感性影响的研究

土壤有机碳分解的温度敏感性的不确定性是预测土壤有机碳库对全球气候变化响应的关键限制因子，目前采用的Q10值未能准确地反映温度敏感性与温度之间的相互关系，尤其是在较低温度下有机碳分解对温度的响应。本项目将从研究方法和理论分析两个方面切入，采集不同来源的土壤样品，在实验室控制条件下培养，精密测量不同情景下土壤异养呼吸的变化，研究土壤有机碳分解的温度敏感性与Q10值之间的区别、分析温度敏感性随温度的变化以及其他因子的影响；评价不同的方法和模型中温度敏感性的不确定性，建立新的碳分解-温度关系模型，并将其用于当前通用的土壤有机碳分解模型中，评价由于温度敏感性的不确定性对预测土壤碳库未来动态的不确定性。作为理论探索性研究，本项目将为研究全球碳循环，和更可靠地预测土壤碳库对未来气候的反馈效应提供理论基础。形成的技术方法和理论可为生命科学的其它相关领域提供借鉴。

目前学术界用固定的Q10值来描述土壤有机碳分与温度的关系，将明显低估高纬度和高海拔地区土壤碳库对全球气候变化的响应，有可能使我们对年均温较低的地区（高温度，高海拔）未来土壤碳库的预测值严重偏离实际值。本项目通过对发育于不同背景的土壤中有机质分解对温度响应的研究， 期望达成以下目标: 1)建立一个土壤培养和精确测量土壤呼吸的系统，并形成一套技术规范；2)揭示土壤有机质分解速率，分解的温度敏感性（Q10值）随温度的变化规律；3)建立一个新的模型来描述土壤有机质分解与温度的关系，为应用数学模型预测土壤碳库对未来全球气候变化的响应提供理论基础。 ..通过项目实施，已建成一个基于Picarro气体分析仪的土壤培养和CO2排放的动态开放式测量系统，在较低温度环境下比常规静态封闭式测量系统的精度高一个数量级。通过对全国范围内不同生态系统土壤样品的培养研究，结果表明，不同生态系统类型的土壤有机碳分解速率-温度关系都可以用指数模型很好地拟合。但目前常用的各种模型都明显低估了在较低温度（0-10℃）下有机碳分解对温度的响应。当温度高于10℃时，碳分解的Q10值基本稳定；在0-10℃区间，Q10值随温度升高下降，下降的速率与生态系统类型有关；低温下的Q10值显著高于10℃以上温度的Q10值，不同生态系统类型土壤有机碳分解的0-10℃区间Q10平均值与更高温度环境下的Q10平均值的比值变化于2-8之间。田间试验增温改变了温度环境，但对土壤有机碳分解的温度敏感性无明显影响。..土壤有机碳分解的温度敏感性及其与温度的关系是一个非常复杂问题，目前国际上尽管有很多科学家在从事这方面的研究，但仍没有决定性的突破。通过本项目，我们研究了36个不同背景的土壤样品，发现碳分解过程的空间异质性带来的误差仍然是限制认识温度敏感性机制的主要因素，生态系统类型对土壤有机碳分解在较低温度（0-10℃）下的Q10值的影响机制仍不清楚，这是未来需要深入研究的关键点。.