非对称升温对高原喀斯特土壤生化特征的影响

Seasonal and diurnal asymmetric warming is one of distinguishing features of global warming. However, if this feature is not fully taken into account in the studying effects of global changes on terrestrial ecosystems, it probably causes misunderstanding of these researches. Soil biochemical properties, with highly environmental sensitivity, can sensitively reveal the evolution tendencies and response mechanisms of soil ecosystems to global warming. . With utilization of the Field Temperature Control System applied with infrared radiator heating method, successfully pre-researched by our team, this project will be subjected to secondary forest and rocky desertification ecosystems in plateau Karst of eastern Yunnan Province, using combined methods of real-time monitoring, location experiment, and 3-years field simulation experiment. The annual dynamics of soil microflora, rhizosphere microbial components and groups, functional and structural diversity of microbes, soil microbial biomass, soil enzyme activities, strengths of soil biochemical processes and carbonatite surface issolution will be studied. Responses and interannual change rules of soil biochemical features in Karst region to seasonal and diurnal asymmetric warming will be also simulated through control experiment. Purposes of this project are to predict the evolution tendencies of forest soil ecosystems in plateau Karst to ongoing climate warming, and then to lay a theoretical foundation for long-term stability and sustainable development of Karst ecosystems in southwestern China.

全球变暖呈现出明显的季节、昼夜非对称升温特征，若在研究全球变化对陆地生态系统的影响时未充分考虑该特征，很可能导致研究结果失真。土壤生化性质的环境敏感性强，能灵敏地探知全球变暖情景下土壤生态系统的演变趋势与响应机制。. 利用项目组预研的开放式野外精确控温系统（红外线辐射器增温法），以滇东高原喀斯特次生林和石漠化生态系统为对象，采用实时监测、定位试验和野外模拟试验（3年）相结合的方法，研究喀斯特地区土壤微生物区系、根际微生物组成与优势菌分群、土壤微生物功能和结构多样性、土壤微生物生物量、土壤酶活性、土壤生化过程强度和碳酸盐岩表面溶蚀特征等生化指标的周年动态特征；模拟季节、昼夜非对称升温对喀斯特土壤生化指标的影响及其年际变化规律。以期科学预测高原喀斯特土壤生态系统在未来气候变暖情景下的演变趋势，为我国西南地区喀斯特生态系统的长期稳定与可持续发展奠定理论基础。

全球变暖呈现出明显的季节、昼夜非对称升温特征，若在研究全球变化对陆地生态系统的影响时未充分考虑该特征，很可能导致研究结果失真。本项目围绕不同升温情景对喀斯特土壤生化特征的影响及其年际变化规律开展系列研究，取得以下重要进展：首次将无机碳（碳酸钙）纳入区域升温背景下的土壤碳循环研究体系。在理论依据、实际观测、监测方法等不同层面上将无机碳（碳酸钙）作为喀斯特地区土壤碳循环的重要组成部分加以系统研究，定量区分了土壤CO2释放中有机来源和无机来源部分；明确了喀斯特地区土壤碳酸钙分解对土壤CO2通量具有重要贡献。我国西南高原喀斯特地区对气候变暖敏感，未来全球变暖将加速该地区土壤CO2的释放。持续升温导致钙质土壤有机和无机来源CO2释放量分别提高了6%～34%和11%～14%。来源于碳酸钙的CO2通量占总通量的28%～34%；揭示了不同升温情景模式对喀斯特碳循环影响的差异。基于短期对称升温并不一定会误估全球变暖对土壤有机碳密度和土壤碳物理保护能力的影响，但可能会高估全球变暖对喀斯特表层土壤非保护组分有机碳顽固性的影响，也可能在一定程度上高估了全球变暖对喀斯特土壤CO2释放的影响，主要是高估夏秋季有机来源的CO2通量；探明了区域变暖情景下土壤有机碳动态演变趋势。有机来源CO2释放量与土壤温度和土壤含水量呈显著正相关；无机来源CO2释放量与土壤温度呈显著正相关，与土壤含水量呈弱负相关；证实了喀斯特地区森林凋落物和土壤具有较强的水源涵养效益，云南松林稍差。以上突破，对于科学认识全球变暖对喀斯特地区土壤生态系统的影响极为关键，尤其是对土壤碳循环，为我国西南地区喀斯特生态系统的长期稳定与可持续发展奠定理论基础。. 依托本项目共发表论文7篇，其中SCI 论文3篇，EI论文2篇，中文核心期刊论文2篇；授权发明专利1件；3名研究生顺利毕业，职称晋升1人，岗位提升1人。