藏北高寒草甸溫室氣體排放對長期增溫的響應(yīng)*

王學(xué)霞，高清竹，干珠扎布**，胡國錚，栗文瀚，羅文蓉

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藏北高寒草甸溫室氣體排放對長期增溫的響應(yīng)*

王學(xué)霞1,2，高清竹1，干珠扎布1**，胡國錚1，栗文瀚1，羅文蓉1

（1．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗室，北京 100081；2．北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所，北京 100097）

為深入認(rèn)識高寒草甸溫室氣體通量對長期氣候變暖的響應(yīng)，利用開頂式生長室（OTC，Open Top Chamber）模擬增溫2a（2Y，2015-2016年）和6a（6Y，2011-2016年）對藏北高寒草甸生長季CO2、CH4和N2O通量的影響。結(jié)果表明：與對照相比，生長季（6-8月）增溫6Y處理和增溫2Y處理分別增加和降低高寒草甸土壤CO2排放通量，其中7月增溫6Y處理CO2排放通量顯著高于增溫2Y處理；增溫6Y和2Y處理增加了高寒草甸CH4吸收通量，但是處理間差異均不顯著；高寒草甸N2O排放通量表現(xiàn)為增溫6Y＞2Y＞CK，處理間無顯著差異。環(huán)境因子與溫室氣體排放通量的相關(guān)分析表明，CO2、CH4和N2O排放通量與0～5cm土壤溫度相關(guān)不顯著；土壤濕度、植物地上生物量、微生物生物量碳和蔗糖酶是影響高寒草甸CO2排放通量的關(guān)鍵因子；NO3--N是影響CH4吸收通量的關(guān)鍵因素；脲酶和NO3--N是影響N2O排放通量的主要因子。因此，增溫6Y處理通過增加植物地上部生物量、蔗糖酶活性，從而提高了土壤CO2排放通量，增溫6Y和2Y處理通過增加土壤脲酶和NO3--N含量，從而促進(jìn)了土壤N2O排放和CH4的吸收通量。

溫室氣體排放；OTC增溫；高寒草甸；酶活性；土壤養(yǎng)分

氣候變暖是全球氣候變化的主要趨勢，近年來，全球持續(xù)變暖對陸地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的復(fù)雜生態(tài)效應(yīng)已成為科學(xué)家廣泛研究的熱點(diǎn)[1-3]。草地是分布最廣的陸地生態(tài)系統(tǒng)之一，占整個陸地生態(tài)系統(tǒng)面積的29%[4]，是大氣溫室氣體排放的重要排放源之一。目前有關(guān)模擬增溫對溫室氣體排放影響的研究已在草地生態(tài)系統(tǒng)中廣泛開展。研究表明模擬短期增溫降低了內(nèi)蒙古克氏針茅草原土壤呼吸[5]，降低了泥炭草地CO2、CH4、N2O的排放通量[6]；而增溫對沼澤草地和泥炭草地[7]以及內(nèi)蒙古荒漠草原[8]CO2、CH4、N2O的排放影響不明顯，對內(nèi)蒙古短花針茅荒漠草原CH4通量影響也不明顯[9]；模擬增溫5a增加了半干旱草原CH4、N2O的排放[10]。由于受當(dāng)?shù)貧夂?、增溫?qiáng)度、土壤養(yǎng)分、植被組成、土壤生物組成和活性的影響[11-12]，溫室氣體排放對增溫的響應(yīng)趨勢不同。研究證實(shí)氣候變暖通過影響生物和環(huán)境因子直接或間接影響草地土壤CO2、N2O和CH4等溫室氣體的排放[13-15]。

相較于其它地區(qū)，極地和高海拔地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱，且其適應(yīng)長期低溫環(huán)境，對氣候變暖最為敏感[16]。作為對氣候變暖高敏感的地區(qū)，藏北高原地區(qū)氣溫上升趨勢明顯高于全球和全國平均水平，據(jù)預(yù)測，到2100年，該地區(qū)平均溫度將上升2.6～5.2℃[17]。高寒草甸亦是該地區(qū)面積最大、最為重要的生態(tài)系統(tǒng)，在全球溫室氣體收支平衡中起著重要作用。前人關(guān)于模擬短期增溫對高寒草甸溫室氣體排放的研究已取得初步進(jìn)展。Chen等研究表明，增溫4.5℃促進(jìn)了高寒草甸的土壤呼吸、CH4吸收和N2O排放[18]，而增溫6.2℃增加了沼澤草甸的土壤呼吸和N2O排放，而對CH4排放影響不顯著[19]。Deng等[13，20]研究表明，短期增溫（1～2℃）分別增加了高寒草甸和草原CO2排放通量；而耿曉東等[21]認(rèn)為連續(xù)3a梯度增溫未能顯著改變生長季高寒草甸CO2、N2O和CH4平均通量，Zhao等[22]研究表明，短期增溫（1～2℃）對高寒草甸CO2、N2O和CH4排放影響不明顯，而降低了高寒草原CO2排放通量；Zhu等[23]認(rèn)為短期增溫增加了高寒草甸CH4吸收；Wang等[24]認(rèn)為短期增溫降低了N2O排放。由此可見，由于增溫時間和幅度的差異導(dǎo)致高寒草甸溫室氣體排放對增溫的響應(yīng)還存在較大不確定性, 并且氣候變暖對高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的影響是一個長期的過程。以往研究結(jié)果多集中在短期增溫，而關(guān)于長期（＞5a）增溫對高寒草甸溫室氣體排放影響的研究報道較少，溫室氣體排放對長期增溫的響應(yīng)趨勢尚不明確。為了更好地認(rèn)識氣候變暖對高寒草甸溫室氣體通量的影響，在西藏那曲高寒草甸設(shè)置OTC模擬增溫控制實(shí)驗，研究短期增溫（2a）和長期增溫（6a）對高寒草甸溫室氣體排放的影響，比較短期增溫與長期增溫溫室氣體排放的差異，以期探究長期增溫條件下藏北高寒草甸溫室氣體排放變化趨勢及其關(guān)鍵影響因素。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

實(shí)驗區(qū)位于藏北地區(qū)那曲縣那曲鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測實(shí)驗站內(nèi)（31.441°N，92.017°E）。該地區(qū)年平均溫度-1.2℃，年降水量431.7mm，年日照時數(shù)為2789.9h（1955-2011年）。雨熱同季，月平均溫度在5-9月高于0℃，90%以上的降水也集中在該時段。實(shí)驗區(qū)主要以小嵩草（）和青藏苔草（）為建群種，早熟禾（）為主要的禾本科植物，主要雜草包括釘柱委陵菜（）、二裂委陵菜（Linn）、小葉棘豆（）等。

1.2 實(shí)驗設(shè)置與取樣

增溫實(shí)驗：采用開頂式生長室（Open top chamber，OTC）模擬增溫對藏北高寒草甸影響的相關(guān)實(shí)驗。OTC以聚碳酸酯為主要原料，其規(guī)格為：底部直徑1.2m，頂部直徑0.6m，高度0.45m。實(shí)驗設(shè)置對照處理（CK）：露天草地；增溫2a（2Y）：2015-2016年連續(xù)增溫處理；增溫6a（6Y）：2011-2016年連續(xù)增溫處理。均為4個重復(fù)。增溫2a和6a處理OTC中，土壤溫度明顯高于對照，2016年生長季（6?8月）分別增加了0.68℃和0.73℃，說明兩個處理確實(shí)達(dá)到了增溫效果。在相同條件下，觀測時段兩個增溫處理的土壤濕度明顯低于CK。增溫處理6a的OTC中植物群落組成主要以青藏苔草、小嵩草、早熟禾、釘柱委陵菜、小葉棘豆為主；增溫2a處理植物群落主要以小嵩草、早熟禾、火絨草（）為主；對照樣地以小嵩草、早熟禾、火絨草、釘柱委陵菜為主。由于不同處理植物組成的差異造成增溫處理6Y植物蓋度和高度高于CK和增溫處理2Y。

植物取樣：在高寒草地植物旺盛生長期（8月初），每個樣方內(nèi)選取0.5m×0.5m測定高寒草甸植被蓋度、物種，然后用剪刀剪取地上植物，放入小信封，用于地上生物量分析。

土壤取樣：植物取樣后，用直徑5cm土鉆取0～15cm的土壤，每個樣地取2鉆混勻為一個樣品。一部分土壤過2mm篩后低溫保存用于微生物活性培養(yǎng)、微生物生物量分析。另一部分常溫干燥，用于土壤養(yǎng)分分析。

1.3 測定方法

植物生物量測定：將取得地上部分植物量，75℃烘至恒重稱量。

土壤理化性質(zhì)測定：在每個實(shí)驗樣地都裝有溫度（型號DS18B20）和濕度（EC-5）探頭，記錄土壤溫度和土壤濕度，記錄周期為15min（長年監(jiān)測）。2016年9月，用電感耦合等離子體光譜儀（Spectro Arcos Eop, Spectro，German）測定土壤總氮含量，用元素分析儀（Vario EI，Elementar, German）測定有機(jī)碳含量，用流動分析儀（AA3，Bran+Luebbe, German）測定土壤NH4+-N、NO3--N含量。

土壤酶活性分析方法：2016年9月，分別采用二硝基水楊酸比色法、苯酚鈉比色法、茚三酮比色法測定土壤中纖維素酶、蔗糖酶、蛋白酶和脲酶活性。

土壤微生物生物量分析：2016年9月，采用氯仿熏蒸浸提法測定土壤微生物量，包括微生物碳（MBC）[25]、微生物氮（MBN）[26]。

溫室氣體測定：采用常規(guī)靜態(tài)箱法。靜態(tài)箱采用不透明的PVC板制作，規(guī)格為：直徑318mm，高200mm。于2016年6?8月測定CO2、CH4和N2O排放通量，每10d測一次，觀測時間均為11：00。測前24h將靜態(tài)箱底座插入土壤中3cm，測試時將靜態(tài)箱罩于底座上，同時在周圍抽取空氣，注入密封玻璃氣瓶中；分別在0、5、15、30min后用密封氣瓶收集箱內(nèi)氣體。將收集的氣體樣品帶回室內(nèi)，使用氣相色譜儀（HP6890N，美國）測定其濃度，氫火焰離子檢測器（FID）測定CO2和CH4濃度，測定溫度為200℃，電子捕獲檢測器（ECD）測定N2O濃度，測定溫度為330℃，色譜柱均為PorpakQ填充柱，柱溫70℃。

1.4 排放通量的計算

氣體通量的計算式為

式中，F(xiàn)為t時刻溫室氣體排放通量（mg·m-2·h-1），正值為排放，負(fù)值為吸收；A為取樣箱的底面積(m2)；V為取樣箱體積（m3）；m1、m2分別為測定箱關(guān)閉前和開啟前箱內(nèi)某溫室氣體的質(zhì)量（g）；t1、t2分別為測定箱關(guān)閉前和開啟前的時間；C1、C2分別為測定箱關(guān)閉前和開啟前箱內(nèi)溫室氣體的體積百分比濃度；T1、T2分別為測定箱關(guān)閉前和開啟前箱內(nèi)溫度（℃）；M0表示某種氣體的摩爾質(zhì)量（g·mol-1）。

1.5 統(tǒng)計分析

所有原始數(shù)據(jù)經(jīng)過對數(shù)轉(zhuǎn)化保證方差齊性檢驗。分析過程運(yùn)用 SPSS22.0軟件，運(yùn)用單因素方差分析（one-way analysis of variance），差異顯著性水平為0.05水平，所有圖表數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 增溫條件下高寒草甸土壤理化性狀和植物群落特征

由圖1和表1可見，增溫處理2Y和6Y中，土壤環(huán)境與CK有一定的差別。生長季，增溫2Y和6Y處理OTC中土壤溫度均顯著高于CK處理（P＜0.05），其中6月分別增加6.5%和5.56%，7月分別增加4.16%和3.50%，8月分別增加5.23%和4.97%。而2Y和6Y OTC中土壤濕度表現(xiàn)出與之相反的趨勢，2Y和6Y OTC中土壤濕度均顯著低于CK處理（P<0.05），其中6月分別降低2.26個百分點(diǎn)和2.11個百分點(diǎn)，7月分別降低1.97個百分點(diǎn)和1.15個百分點(diǎn)，8月分別降低了2.81個百分點(diǎn)和2.33個百分點(diǎn)。由此可見，OTC增溫處理有效增加了土壤溫度而降低了土壤濕度，且生長季各月增加幅度不同。與對照相比，2Y和6Y增溫處理分別降低了土壤有機(jī)碳、全氮含量，增加了銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量，但是差異不顯著（表1）?？梢姡鰷靥幚?Y和6Y對高寒草甸土壤碳、氮含量影響甚小。

增溫處理2Y和6Y改變了高寒草甸植物群落特征。處理間植物物種數(shù)之間差異不明顯。植物蓋度觀測結(jié)果顯示，與CK處理相比，增溫處理6Y顯著增加（P<0.05）了禾草類、雜草類以及植物總蓋度，而增溫處理2Y顯著降低（P<0.05）了禾草類和植物總蓋度。對高度而言，增溫處理6Y顯著增加了植物高度（P<0.05），增溫處理2Y增加了植物高度，但與CK差異不顯著。地上部生物量的觀測結(jié)果顯示，增溫處理6Y單位面積地上生物量最高，增溫處理2Y地上生物量最低，與CK處理差異均達(dá)到顯著水平。可見，增溫處理2Y和6Y對高寒草甸植物蓋度、高度和地上生物量影響顯著。

2.2 增溫條件下草甸土壤微生物的變化特征

由表2可見，在生長季，高寒草甸微生物生物量碳、氮均為6Y>CK>2Y，各處理間無顯著差異，說明增溫對土壤微生物生物量影響不明顯。不同時間增溫處理對土壤酶活性的影響不盡相同，增溫處理6Y和2Y顯著降低了高寒草甸土壤纖維素酶活性（P<0.05），增溫處理6Y顯著增加蔗糖酶的活性（P<0.05），說明增溫改變了與碳代謝相關(guān)的酶活性。增溫處理6Y顯著增加脲酶和蛋白酶活性（P<0.05），而增溫處理2Y增加了脲酶和蛋白酶活性（表2）。因此增溫可能增加與氮代謝相關(guān)的酶活性。

圖1 高寒草甸生長季（6-8月）各處理土壤溫度和濕度比較

注：2Y和6Y分別為連續(xù)2a（2015-2016年）和連續(xù)6a（2011-2016年）利用OTC進(jìn)行增溫處理，CK為露天草地。小寫字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性。數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。下同

Note: 2Y is the simulated warming from 2015 to 2016 (2 years), and 6Y is the simulated warming from 2011 to 2016 (6 years) in the open top chamber (OTC). CK is the open field.Lowercase indicates the difference significance among treatments at 0.05 level. The bar is standard error. The same as below

表1 各處理高寒草甸植被與土壤養(yǎng)分特征比較

表2 各處理高寒草甸土壤微生物量和酶活性的比較

2.3 增溫條件下草甸溫室氣體排放通量的變化特征

2.3.1 CO2排放通量

由圖2可見，增溫處理6Y和2Y對高寒草甸CO2排放通量影響不盡相同（圖2）。在生長季（6、7、8月）CO2排放通量均表現(xiàn)為6Y>CK>2Y。6月和8月，與對照相比，增溫處理6Y其CO2排放通量分別增加了7.78%和14.28%，而增溫處理2Y分別降低了14.43%和10.07%，并且增溫處理6Y、2Y與對照無顯著差異。而7月增溫處理6Y CO2排放通量分別增加了23.19%，增溫處理2Y則降低11.89%，統(tǒng)計分析表明，6Y處理的CO2排放通量顯著高于2Y處理（P<0.05）。

圖2 生長季（6-8月）各處理CO2排放通量的比較

2.3.2 CH4排放通量

在生長季，高寒草甸各處理間CH4吸收通量差異均不顯著（圖3）。6月與8月趨勢相一致，高寒草甸CH4吸收通量均為6Y>2Y>CK，與對照相比，增溫處理6Y分別增加69.14%和84.61%，增溫處理2Y分別增加33.33%和45.68%。而7月CH4吸收通量表現(xiàn)為2Y>6Y>CK，與對照相比，增溫處理6Y和2Y分別增加94.68%和76.46%。由此可見，增溫可能增加了土壤CH4的吸收通量。

圖3 生長季（6-8月）各處理CH4排放通量的比較

2.3.3 N2O排放通量

由圖4可見，在生長季（6、7、8月）高寒草甸N2O排放通量均表現(xiàn)為6Y>2Y>CK，各處理間N2O排放通量差異均不顯著。6月，與對照相比，增溫處理6Y和2Y的N2O排放通量分別增加10.20%和50.34%；7月分別增加16.07%和48.21%；8月分別增加10.24%和40.36%。由此可見，增溫可能增加了高寒草甸土壤N2O排放通量。

圖4 生長季（6-8月）各處理N2O排放通量比較

2.4 溫室氣體排放的影響因素分析

環(huán)境因子與土壤溫室氣體排放的相關(guān)分析（8月）如表3。由表可見，CO2、CH4和N2O排放通量與土壤溫度關(guān)系不密切；而CO2排放通量與土壤濕度呈顯著正相關(guān)（P<0.05），CH4和N2O排放通量與土壤濕度無顯著相關(guān)。CO2排放通量與地上植物生物量、土壤微生物生物量碳和蔗糖酶呈顯著正相關(guān)（P<0.05），CO2排放通量與纖維素酶無顯著相關(guān)。由此可見，土壤含水量、植物地上生物量、微生物數(shù)量、蔗糖酶活性是影響高寒草甸CO2排放的關(guān)鍵因子。CH4排放通量與NO3--N呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），與脲酶、蛋白酶和纖維素酶活性均無顯著相關(guān)。N2O排放通量與脲酶和NO3--N呈顯著正相關(guān)（P<0.05），與蛋白酶、NH4+-N和微生物生物量碳無顯著相關(guān)。由此可見，NO3--N是影響CH4排放通量的關(guān)鍵因子，脲酶和NO3--N是影響高寒草甸N2O排放的關(guān)鍵因子。

表3 環(huán)境因子與溫室氣體排放通量的相關(guān)分析（8月）

注*表示P<0.05，**表示P<0.01。

Note:*is P<0.05，**is P<0.01.

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

3.1.1 土壤溫度與土壤水分

采用OTC對高寒草甸模擬增溫進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)高寒草甸溫濕度均發(fā)生了明顯的改變。在增溫2Y和6Y處理下，高寒草甸土壤溫度顯著升高，而土壤含水量則顯著降低。這與許多研究結(jié)果一致[27-28]。在生長季不同時期，OTC增溫效應(yīng)不盡相同。6月，由于土壤溫度逐漸升高，但高寒草甸并未進(jìn)入雨季，高寒草甸經(jīng)歷一段時期的干旱，此時增溫效應(yīng)被放大，并且對土壤含水量具有負(fù)面影響，因此導(dǎo)致干旱進(jìn)一步加劇[27]。隨著雨季來臨，高寒草甸土壤含水量迅速升高，從而降低OTC對土壤的增溫效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致7月和8月增溫幅度低于生長季初[27]。

3.1.2 CO2排放

草地生態(tài)系統(tǒng)土壤CO2排放過程主要來源于土壤呼吸作用，包括自養(yǎng)呼吸和異養(yǎng)呼吸作用。其中自養(yǎng)呼吸主要取決于總初級生產(chǎn)力的變化[29]，因此，增溫在促進(jìn)植物生長[30]的同時也加速其呼吸作用。異養(yǎng)呼吸作用主要受溫度、水分和養(yǎng)分條件等環(huán)境因子以及微生物等的影響。增溫處理導(dǎo)致植物生物量、土壤理化性質(zhì)[31]、微生物數(shù)量以及活性[32]存在差異，影響生長季藏北高寒草甸CO2的排放。增溫6Y處理促進(jìn)生長季藏北高寒草甸CO2的排放，而增溫2Y處理降低了CO2的排放但是影響不明顯，主要原因為：（1）土壤溫度、濕度的變化改變了植物群落的結(jié)構(gòu)組成與生產(chǎn)力[27,31]。增溫6Y處理顯著增加生長季高寒草甸植物地上部生物量，而生產(chǎn)力與CO2排放呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[33]，因此，長期增溫促進(jìn)CO2的排放。（2）土壤溫度、濕度變化促使土壤生物生長環(huán)境發(fā)生變化，直接或間接影響微生物的組成、活性[34-35]和土壤酶活性[36]，從而改變土壤有機(jī)質(zhì)的分解和土壤呼吸作用，進(jìn)而影響草地CO2的排放[20]。長期增溫導(dǎo)致土壤蔗糖酶活性顯著增加，促進(jìn)地下有機(jī)質(zhì)的分解[37]；而短期增溫對蔗糖酶活性影響不明顯，對土壤有機(jī)質(zhì)分解影響不顯著。因而，長期增溫增加了高寒草甸CO2的排放，而短期增溫對土壤CO2排放影響不明顯。不同月份間高寒草甸CO2排放的差異主要是由于生長季初期（6月）土壤溫濕度、植物生產(chǎn)力和微生物活性較低，土壤呼吸弱，導(dǎo)致高寒草甸CO2排放通量低于7月和8月。

3.1.3 CH4的吸收

在高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)中CH4表現(xiàn)為吸收作用[38]，CH4吸收受多因素控制[38-40]。增溫對CH4吸收通量的影響最終取決于甲烷產(chǎn)生菌和甲烷氧化菌對增溫的響應(yīng)。增溫2Y和6Y處理后，0-5cm土壤溫度與高寒草甸CH4的通量呈負(fù)相關(guān)，表明增溫促進(jìn)甲烷的吸收，這可能與增溫直接促進(jìn)甲烷氧化菌群活性或者增溫導(dǎo)致土壤濕度下降，提高土壤透氣性，促進(jìn)甲烷氧化菌的活性有關(guān)[ 21]。增溫2Y和6Y處理后，0-5cm土壤濕度與CH4通量呈正相關(guān)，這表明增溫也對產(chǎn)甲烷菌群具有積極影響。高寒草甸土壤NO3--N含量增加，顯著抑制CH4排放，主要原因為在匱乏有效氮的高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)，NO3--N的輸入將加速凋落物分解并增加甲烷氧化菌活性，進(jìn)而促進(jìn)CH4吸收[39]，這應(yīng)是本研究中得出的增溫導(dǎo)致CH4吸收增加的另一個原因。

3.1.4 N2O排放

草地生態(tài)系統(tǒng)N2O排放主要取決于土壤中硝化與反硝化作用，而該過程受土壤溫濕度、土壤中NH4+-N、NO3--N以及土壤微生物的影響[41-44]。本研究發(fā)現(xiàn)短期和長期增溫分別增加和顯著增加了高寒草甸土壤N2O的排放?？赡苡幸韵聨讉€原因：（1）增溫直接增加土壤的硝化和反硝化速率進(jìn)而促進(jìn)N2O的排放[45]。（2）增溫樣地土壤NH4+-N、NO3--N含量較高，高濃度的NH4+-N、NO3--N為參與硝化和反硝化過程微生物提供更多的底物，促進(jìn)N2O生成和排放。研究表明硝化細(xì)菌產(chǎn)生的N2O比例也隨著NH4+濃度的增加而提高，NH4+-N含量高時，土壤釋放的N2O也高。硝化速率的增強(qiáng)為反硝化細(xì)菌提供了更多的NO3-，使硝化和反硝化過程都能產(chǎn)生更多的N2O[46]。（3）增溫導(dǎo)致高寒草甸脲酶、蛋白酶等活性顯著增加，這與Wang等[47]的研究結(jié)果相似，脲酶、蛋白酶活性的增加可能促進(jìn)土壤含N有機(jī)物的分解，增加了土壤NH4+-N、NO3--N的含量，進(jìn)而有助于N2O排放[48]。不同月份間高寒草甸N2O排放的差異主要是由于生長季初期（6月）土壤溫濕度較低，而土壤溫濕度與N2O排放通量呈現(xiàn)正相關(guān)[41, 45]，導(dǎo)致高寒草甸N2O排放通量低于7月和8月。

3.2 結(jié)論

藏北高寒草甸對氣候變暖較為敏感，CO2、N2O排放和CH4吸收通量受到植物、溫度、濕度、微生物活性等多因素的影響，增溫不僅直接影響溫室氣體的通量，也可對土壤濕度、植物地上生物量、酶活性等其它環(huán)境要素產(chǎn)生影響，從而對溫室氣體排放通量產(chǎn)生間接影響。短期（2Y）和長期增溫（6Y）處理對高寒草甸CO2、N2O排放通量和CH4吸收通量的影響不盡相同，但是與對照相比，均沒有導(dǎo)致溫室氣體通量發(fā)生顯著改變。增溫6Y處理增加了高寒草甸主要溫室氣體的排放通量，未來氣候變暖可能對藏北高原草甸溫室氣體產(chǎn)生積極影響。

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Response of Greenhouse Gases Emission Fluxes to Long-term Warming in Alpine Meadow of Northern Tibet

WANG Xue-xia1, 2, GAO Qing-zhu1, HASBAGAN Ganjurjav1, HU Guo-zheng1, LI Wen-han1, LUO Wen-rong1

(1. Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences/ Key Laboratory of Agricultural Environment, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China; 2. Institute of Plant Nutrition and Resources, Beijing Agricultural Forestry Academy, Beijing 100097)

To explore the effects of long-term climate warming on greenhouse gases(GHGs) flux in the alpine meadow, the simulated warming 2 years(2Y, 2015-2016) and 6 years(6Y, 2011-2016) experiments were conducted by the open top chamber(OTC) in an alpine meadow of Tibetan Plateau, then the dynamics of CO2, CH4and N2O fluxes were measured during growing season. The observations showed that the CO2flux during growing season was increased with 6Y and decreased with 2Y warming treatment, respectively, compared with the control. And the CO2flux with 6Y warming treatment was significantly higher than that of 2Y treatment in July. The CH4absorption flux was increased with 6Y and 2Y warming treatment, but the differences between treatments were not significant in the growing season. The N2O emission flux was showed 6Y＞2Y＞CK in the growing season, and the differences between treatments were not significant. The relationship between environmental factors and GHGs flux were analyzed by using of correlation analysis. The relationship between CO2, CH4and N2O fluxes and soil temperature(0-5cm) was not obvious. The soil moisture, aboveground biomass, microbial biomass carbon and invertase were key factors regulating the CO2fluxes, NO3--N was mainly factor affecting the CH4absorption flux, and NO3--N and soil urease were the main factors promoting N2O emission flux. Therefore, the CO2flux was promoted by increasing plant biomass and invertase activity with 6Y warming treatment, and the N2O emission and CH4absorption flux were improved by increasing the soil urease and NO3--N content with 6Y and 2Y warming treatment.

Greenhouse gases emission; OTC warming; Alpine meadow; Enzyme activity; Soil nutrients

10.3969/j.issn.1000-6362.2018.03.002

王學(xué)霞,高清竹,干珠扎布,等.藏北高寒草甸溫室氣體排放對長期增溫的響應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2018,39(3):152-161

收稿日期：2017-07-03

通訊作者。E-mail：ganjurjav@foxmail.com

博士后科學(xué)基金（157148）；國家自然科學(xué)基金（青年）（31600366）；國家重點(diǎn)研發(fā)計劃課題（2016YFC0502003）

王學(xué)霞（1982-），女，博士，主要從事草地生態(tài)學(xué)研究。E-mail：wxx0427@163.com