干旱对干热河谷稀树灌草丛生态系统温室气体排放的影响

Climate change is likely to increase drought frequency. However, the effect of drought on the greenhouse gas (GHG) emissions from semi-arid regions and the underlying mechanisms remain unclear. Through rainfall exclusion experiment (control and exclusion rate of 30%, 50% and 70%) and static chamber method, we will investigate the pattern and the major factors affecting the annual greenhouse gas fluxes in the valley savanna of Yuanjiang, and the impact of drought intensity on greenhouse gas fluxes under different time scales: on a weekly, monthly, seasonal and annual basis. The mechanisms of the effect of drought on the GHG fluxes from the valley savanna in Yuanjiang will be revealed. The results of this study will provide a in situ experimental base for fruther research on the trends of GHG emissions in other subtropical semi-arid regions, and provide scientific support for China to develop policies and strategies on energy-saving, emission reduction, increase carbon sequestration, and climate change adaptation.

在气候变化的背景下，干旱发生频率不断上升，但干旱对半干旱地区生态系统温室气体的影响效应与机理尚不清楚。本研究以受半干旱气候控制的元江干热河谷稀树灌草丛生态系统为研究对象，基于人工截雨平台（空白+截雨比率分别为30%、50%和70%）对生态系统的整体控水试验，结合静态箱气相色谱法，观测研究干热河谷稀树灌草丛生态系统的温室气体排放规律、主要影响因素和不同干旱强度在周、月、季、年时间尺度上对温室气体通量的影响效应，揭示干旱化对稀树灌草丛生态系统温室气体的影响机理，为进一步研究亚热带半干旱地区温室气体排放的变化趋势提供原位试验基础，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。

按照研究计划，在元江萨王纳生态系统开展干旱对土壤温室气体排放的影响研究。项目共设4个处理分别为：对照（CK）、截雨30%（PE3）、截雨50%（PE5）和截雨70%（PE7），每个处理3个重复。12个温室气体采样箱于2014年12月安装完成，试验开始于2015年1月份，每月采集气体2次。试验共开展了2年9个月（2015.01～2017.09），得到了详实的试验数据。.研究结果：1）根据元江近50年的气候变化，得出元江干旱逐渐加剧；2) 各处理土壤水分分别为CK（17.3%），PE3（13.9%），PE5（11.2%）和PE7（10.0%），达到了试验要求；3）元江萨王纳生态系统土壤表现为CO2（1.12 µmol m-2 s-1）、N2O（0.51 g N ha-1 d-1）的源，CH4（-1.24 mg C m-2 d-1）的汇；4）干旱降低土壤CO2和N2O的排放，且主要发生在雨季，但是旱季亦不可忽略，干旱增加土壤对CH4的吸收，干季、雨季差异不明显；5）三种温室气体均受土壤温度和土壤水分的影响，但土壤水分占主导；6）各处理下土壤温室气体的增温潜势分别为：CK（4.061t CO2-C ha-1 yr-1），PE3（2.484 t CO2-C ha-1 yr-1），PE5（1.891 t CO2-C ha-1 yr-1）和PE7（1.447 t CO2-C ha-1 yr-1）。干旱对元江萨王纳土壤温室效应（GWP）的综合影响随着干旱强度的增加GWP逐渐下降，且适当的干旱可能会在不影响生态系的情况下实现减少温室气体排放的目的。总之，通过本项目得到了具有意义的研究成果，完成了预期目标，为在萨王纳地区开展干旱对温室气体排放的研究奠定了基础。已发表论文 7 篇，其中SCI 收录期刊论文3 篇。