季节非对称升温对喀斯特土壤CO_2释放的影响

全球变暖呈现季节非对称升温特征,若在研究全球变化对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.基于红外线辐射增温法,野外模拟不同升温情景下喀斯特土壤CO_2释放的短期(4 a)特征.升温情景包括不升温(对照)、对称升温(全年同步升温2.0℃)和非对称升温(冬春/夏秋季升温幅度为2.5℃/1.5℃、3.0℃/1.0℃、3.5℃/0.5℃和4.0℃/0℃).结果表明,与对照相比,升温样地土壤CO_2通量显著提高,增加了0.26μmol·(m^2·s)^(-1),增幅为17.41%,其中冬春季通量增加了0.23μmol·(m^2·s)^(-1).在平均升温2.0℃情景下,土壤CO_2释放的温度系数(Q_(10))变幅为1.53~3.24之间,平均值为2.23.对称升温处理中夏秋季土壤CO_2通量升温贡献率(80%)远高于冬春季(20%);非对称升温处理夏秋季和冬春季平均升温贡献率相当(46%和54%).5个升温情景下CO_2通量和Q10呈现随升温的非对称性增加而降低的趋势,其中对称升温处理CO_2通量显著高于中度、高度和极端非对称升温处理.各处理中,夏秋季Q10均大于冬春季,这可能与土壤含水量、土壤微生物、可溶性无机碳和植被生长等有关.研究揭示,基于对称升温情景可能会高估全球变暖对喀斯特土壤CO_2释放的影响.

高原喀斯特土壤有机碳短期稳定的温度作用机制

探明有机碳稳定的温度作用机制,是评估全球变化背景下土壤碳源/汇演变趋势的关键.应用土壤密度分组和酸水解技术,采用红外线辐射增温法,对比研究不同升温情景下高原喀斯特土壤及其物理和生化组分中有机碳密度的短期(4a)变化特征.升温情景包括不升温(对照)、对称升温(全年同步升温2.0℃)和非对称升温(冬春/夏秋季升温幅度为2.5℃/1.5℃、3.0℃/1.0℃、3.5℃/0.5℃和4.0℃/0℃,低度、中度、高度和极端非对称升温),其中中度非对称升温与该区域多年升温情景类似.结果表明,不同升温情景下表层(0~15 cm)土壤有机碳密度在1.95~2.02 kg·m-2之间,其差异不显著,且与对照(1.94 kg·m-2)差异不显著.升温处理间土壤轻组和重组碳密度、重组顽固性碳密度差异不显著,且与对照差异不显著.5个升温处理轻组顽固性碳平均密度是对照的1.18倍,其中对称升温、低度和中度非对称升温处理显著高于对照.轻组顽固性碳密度和轻组顽固性碳指数随升温的非对称性增加而降低,其中对称升温处理均显著高于中度、高度和极端非对称升温.亚表层(15~30 cm)土壤及其物理和生化组分中有机碳密度对短期升温均不敏感.研究揭示:短期内,升温提高了高原喀斯特土壤非保护组分中有机碳顽固性.基于对称升温情景并不一定会误估全球变暖对土壤有机碳数量和土壤碳物理保护能力的影响,但可能会高估表层土壤(0~15 cm)非保护组分有机碳顽固性.