【摘 要】
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土壤呼吸是土壤向大气排放CO2的过程,是全球碳循环中的重要环节之一,其细微变化会影响大气CO2浓度,会影响全球气候变化,是当今气候谈判立场中碳贸易评估的热点问题。高寒沼泽
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土壤呼吸是土壤向大气排放CO2的过程,是全球碳循环中的重要环节之一,其细微变化会影响大气CO2浓度,会影响全球气候变化,是当今气候谈判立场中碳贸易评估的热点问题。高寒沼泽草甸是青藏高原广泛分布的草地类型之一,面积大约有0.49×105 km2,土壤中的有机碳储量达19.8×102 Pg,在高寒生态系统的土壤呼吸研究中起着非常重要的作用。近年来,随着全球气候变暖,高海拔冻土区的冻土分布格局逐渐开始退化,在退化的过程中地表塌陷,形成了热融喀斯特(thermokarst)等冻融侵蚀地貌。在冻融侵蚀地貌区,土壤、植被等发生了极大改变,随着时间推移发生了生态演替,改变了土壤碳平衡。然而,目前关于青藏高原高寒沼泽草甸冻融侵蚀区土壤呼吸研究尚未报道。因此,在青藏高原东北部青海湖流域多年冻土区,基于以往研究中对冻融侵蚀区的界定,选择了三处冻融侵蚀区和三处非冻融侵蚀区,在2019年5月-9月监测两种样区的土壤呼吸、土壤温度、土壤含水量及空气温度与相对湿度。在8月监测植被状况和土壤养分状况。研究结果表明:(1)高寒沼泽草甸冻融侵蚀区中的土壤呼吸具有与自然对照区土壤呼吸速率日变化和季节变化相类似的单峰型动态变化特征,冻融侵蚀区中的土壤呼吸速率总体上低于非冻融侵蚀的自然对照区(以下非冻融侵蚀区均称为自然对照区)约47.12%,且冻融侵蚀区中的土壤呼吸季节变化比自然对照区小;(2)冻融侵蚀区中的空气相对湿度、5 cm土壤含水量、地上-地下生物量及以上要素的季节变化均小于自然对照区。(3)结合冻融侵蚀区中监测的空气温湿度、土壤温湿度及植物生物量和土壤养分物质含量参数进行的土壤呼吸变化原因分析表明:空气温度与土壤呼吸有较好的正向线性函数关系,空气相对湿度与土壤呼吸呈显著的负线性函数关系;5cm土壤温度与土壤呼吸呈指数函数关系,且冻融侵蚀区中Q10降低了19.34%;5 cm土壤含水量与土壤呼吸呈负线性函数关系,地上-地下植物生物量与土壤呼吸有正向线性相关关系;冻融侵蚀区土壤中的硝态氮、铵态氮、全氮、全碳含量变化不明显,除了全氮与土壤呼吸的线性相关关系比较明显,其他要素与土壤呼吸的相关性不明显。然而,需要指出的是,土壤呼吸是多因子互相作用影响的生态过程。冻融侵蚀区中的土壤呼吸低于自然对照区,不仅仅是我们监测的环境-生物因子变化所致,冻融侵蚀中各因子之间的作用过程变化是未来主要的研究方向,有助于精确估算高寒沼泽草甸土壤与大气的碳交换量,可以为全球气候变化下冻融侵蚀对土壤呼吸影响研究提供准确科学的理论体系认识。
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