青藏高原高寒草地固碳功能对人类活动的适应与维持

青藏高原高寒草地生态系统土壤有机物质含量高，是地球陆地生态系统一个巨大碳库，然而，利用方式和强度的改变，使天然草地作为地球碳循环中碳汇服务功能作用被减弱或逆转。本项目采用生态系统碳通量观测技术和野外控制试验，展开人类活动对青藏高原高寒草地碳汇功能的维持和增汇潜力的研究，解决高寒草地的退化与恢复各阶段所贮存的碳素将发生怎样的变化、强度多大、过程如何、维持时效多长等一系列科学问题，定量化判别高寒草地适宜碳容的定量化判别与增汇潜力，并试图建立高寒草地"碳潜力-人类活动强度"最佳耦合关系，协调高寒草地碳汇与牧业生产服务功能。为评价人类活动对青藏高原高寒草地生态系统碳温室气体的源汇功能影响，揭示青藏高原高寒草地生态系统碳循环的关键过程及其对人类活动的响应机制，青藏高原重大生态治理工程效益评估，建立高寒草地生态系统增汇减排技术平台提供理论基础，也为我国国际碳贸易谈判提供必要的基础科学数据和依据。

青藏高原高寒草地是陆地生态系统的巨大碳库，而利用方式和强度的改变，使碳汇功能被减弱或逆转。通过开展人类活动对青藏高原高寒草地碳汇功能维持和增汇潜力研究，取得如下研究成果：1）围封对高寒草甸碳素分配的负面效应。利用13C标记示踪13C在植物-土壤系统中的转移与分配，发现围封6年后地上生产力、物种丰富度显著下降，13C在植物与土壤系统中的转移速率及土壤中分配、固定显著下降。此结果为围封对高寒矮嵩草草甸碳汇功能的负面作用提供证据，利用围封作为草地恢复和管理措施应综合考虑草地植被类型，退化程度和放牧历史等因素。2）模拟增温结果显示增温不会引起高碳汇能力减弱，适度放牧有利于系统碳的周转。通过增温放牧控制实验证明，未来全球变暖情况下，高寒草甸ANPP不会受土壤养分的限制，增温不会引起高寒草甸退化和土壤碳储量改变，而过度放牧是引起高寒草甸退化的主要因素，但适度放牧有利于生态系统的碳周转。3）青藏高原高寒草甸碳增汇潜力基准点和适宜碳容量。青藏高原健康高寒嵩草草甸0-10 cm土壤有机质含量高达12%-14%。根据退化程度和草地利用效率，将“杂类草-黑土型”次生裸地确定为高寒矮嵩草草甸生态系统碳增汇潜力基准点（4.6±0.5%），将“禾草-矮嵩草群落（6.7±0.6%）或矮嵩草群落（7.8±0.3%）”阶段确定为适合碳容管理节点，此时草毡表层厚度为2.0-3.1 cm左右。4）高地上生物量未必导致高固碳潜力。通过比较不同土地利用方式对生态系统净碳交换影响，发现草地生态系统固碳差别主要取决于生态系统呼吸和地上部分往地下转移的速率，地下生物量越高，其碳库越大。建植多年人工草地有利于草地生态功能恢复和生态系统固碳，而一年生人工草地可获取较高地上生物量，导致土壤碳储量下降(约10.5%)。5）通过对分析与示范，证明了实施退化草地恢复和退耕还草等措施可再次固封以前释放到大气中的碳，优化单一依靠天然草地的传统生产方式为“暖牧冷饲”草地畜牧业生产方式，可提高饲草料利用效率、降低单位畜产品碳排放和实现系统减排，明确了天然草地“取半留半”、轻／中度退化草地“保原增多”和黑土滩退化草地“分类治理”的草地碳汇管理原理。维持青藏高原高寒草地固碳功能，需因地制宜地研发和集成增汇技术和模式，构建区域生态系统的适应性管理技术体系。6）发表论文53篇，其中SCI收录14篇，咨询报告一份，获省部奖一项，申请专利2项。