增温和增雨对黄土丘陵区撂荒草地土壤呼吸的影响
来源：环境科学杂志2022年第1期北京时间：
作者：王兴,钟泽坤,朱玉帆,王佳懿,杨改河,任成杰,韩新辉
单位：西北农林科技大学农学院, 杨凌 712100,陕西省循环农业工程技术研究中心, 杨凌 712100,西北农林科技大学农学院, 杨凌 712100,陕西省循环农业工程技术研究中心, 杨凌 712100,西北农林科技大学农学院, 杨凌 712100,陕西省循环农业工程技术研究中心, 杨凌 712100,西北农林科技大学农学院, 杨凌 712100,陕西省循环农业工程技术研究中心, 杨凌 712100,西北农林科技大学农学院, 杨凌 712100,陕西省循环农业工程技术研究中心, 杨凌 712100,西北农林科技大学农学院, 杨凌 712100,陕西省循环农业工程技术研究中心, 杨凌 712100,西北农林科技大学农学院, 杨凌 712100,陕西省循环农业工程技术研究中心, 杨凌 712100
摘要：明确气候变化背景下脆弱生境地区生态系统土壤呼吸的变化趋势及驱动因素，对理解区域碳循环以及生态系统碳源汇功能转换具有重要意义.以陕北黄土丘陵区自然撂荒恢复12 a的草地为研究对象，采用人工气候箱（OTC）和人工增加自然降雨的方式模拟了气候变暖、降水增加及其交互作用.通过结合野外监测与室内分析，探究了土壤水热、养分和土壤呼吸速率对增温增雨的响应特征，并进一步分析了影响土壤呼吸改变的关键因素.结果表明：①增温显著提高了5 cm土壤温度，在整个取样年平均增加1.34℃，而增雨显著降低了5 cm土壤温度，在整个取样年平均降低了0.88℃，同时增加了土壤水分含量，2018年和2019年增雨处理土壤水分含量分别高出对照13.12%和16.45%.此外，与对照相比，增温增雨的交互作用既增加了土壤温度，也提高了土壤水分，增温和增雨在影响土壤温度和水分含量上起到了相互拮抗的作用.②增雨显著增加了土壤有机碳、可溶性有机碳和活性有机碳含量，改变了土壤元素计量比以及活性-惰性碳组分的分配特征，而增温对有机碳的影响不显著.此外，土壤全氮全磷以及速效氮磷养分在不同处理间差异不显著.③增雨显著增加了土壤呼吸速率，而增温对土壤呼吸速率的影响主要取决于降水量和季节温度，表现为冬季和降雨充沛季节增温对土壤呼吸速率具有显著促进作用.土壤呼吸速率和5 cm土壤温度的指数拟合发现，增雨处理下土壤呼吸温度敏感性（Q10）最高，达到1.68，而增温处理下Q10最低（1.50）.④线性回归显示土壤有机碳、可溶性有机碳和活性有机碳均与土壤呼吸速率显著正相关.方差分解分析表明，土壤水热和养分特性共同可解释64.43%的土壤呼吸速率的变异，其中土壤水热因子是土壤呼吸速率变化的主控因子，解释度为31.16%.相关性分析也表明，土壤水热与土壤呼吸速率、土壤有机碳、可溶性有机碳、活性有机碳、碳氮比和碳磷比存在显著相关关系.综上所述，黄土丘陵区撂荒草地趋于暖湿的气候预测会显著影响区域水热环境和养分特征，改变土壤活性和惰性碳的分配比例，同时促进了区域土壤碳排放，分析结果表明驱动黄土丘陵区撂荒草地土壤呼吸速率改变的关键因素是土壤水热特征.
关键词：气候变化,撂荒草地,活性有机碳,土壤呼吸速率,呼吸温度敏感性,
