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生态系统呼吸是陆地生态系统向大气输出碳的主要途径，是陆地生态系统碳循环的重要组成部分，在调控大气CO2浓度和气候变化方面具有十分关键的作用。生态系统呼吸的温度敏感性通常用Q10表示，是指温度每升高10℃，生态系统呼吸增加的倍数，它是一个综合反映生态系统变化过程的重要指标。在全球碳循环模型中，Q10是描述碳循环过程的重要参数，在很大程度上决定着全球气候变化与碳循环之间的反馈关系。近期研究表明，Q10具有明显的季节变化及地理分异。由于空间格局定量观测数据缺乏，目前绝大多数模型通常假设Q10是一个固定的参数（如Q10=2），并以此来计算气候变化背景下陆地生态系统碳排放，这在一定程度上增大了模型预测的不确定性。因此，研究生态系统呼吸及其温度敏感性对气候变化的响应模式具有重要的理论意义。 青藏高原是全球气候变化的敏感区，也是国家生态安全屏障的关键地区。高寒草地广泛分布于青藏高原，地下贮存有大量的土壤有机碳库，被认为是对气候变化最敏感和最脆弱的生态系统类型之一。近30年来，高原地区升温幅度明显高于全球平均增幅，同时放牧活动加剧。因此，高原高寒草地受到气候变化和放牧干扰的双重影响，这增加了其响应气候变化的不确定性，而如何量化气候变化与放牧干扰的相对影响是当前全球变化生态学研究的热点和难点。目前仍不清楚放牧活动是否/如何影响高寒草地生态系统呼吸的Q10，现有的个别定点模拟实验结果相互矛盾，这种不确定性很大程度上与放牧强度和历史的海拔分异有关。迄今为止，有关高原腹地不同海拔梯度的高寒草地生态系统呼吸Q10对气候变暖和放牧活动的研究还不多见。本研究拟解决如下两个关键科学问题:1）放牧对不同海拔高寒草地生态系统呼吸及其温度敏感性的影响程度如何？2）气候变化背景下，高寒草地生态系统呼吸的温度敏感性对不同水热组合变化的响应模式是什么？ 我们在西藏当雄县念青唐古拉山南坡，基于海拔梯度的6个长期(＞7yr)围栏禁牧样地（4400m，4500m，4650m，4800m，4950m，和5100m），于2012-2013年生长季（6-9月）测定了围栏内、外生态系统呼吸的日动态和季节变化、地上生物量、土壤有机碳以及相关的气象因子，探讨了生态系统呼吸及其温度敏感性随海拔的变化规律及对放牧的响应。同时，在海拔4650m，4950m和5200m之间开展了草皮双向移植实验（2011年移植，2013-2014年测定），研究不同水热组合变化对高寒草地生态系统呼吸Q10的影响。此外，在中科院纳木错站的高寒草原化草甸进一步开展了原位模拟增温(+2℃)+增水控制实验（2012年开始，2013-2014测定），以量化区分增温和降水变化的相对影响。主要研究结果如下: 1、围栏禁牧7年后，围栏内地上、地下生物量高于围栏外，而土壤有机碳的变化不明显。围栏内、外生物量的相对变化率随海拔的增加而降低，而土壤有机碳的相对变化率随海拔的变化不显著。生长季生态系统呼吸速率随海拔的升高而增加，在4950m达到最高，然后在5100m降低。围栏内的生态系统呼吸速率较围栏外高，但围栏内、外生态系统呼吸的季节和海拔变化格局一致。围栏内、外生态系统呼吸的相对差异与地上、地下生物量的相对差异显著正相关，但是与土壤有机碳的变化量关系不显著。基于各海拔围栏内、外观测数据的结构方程模型分析显示，地下生物量、土壤温度和土壤水分对生长季生态系统呼吸的海拔变化有直接影响，其中地下生物量对生态系统呼吸的影响最大，土壤温度和水分对生态系统呼吸的影响相对较低。Q10值介于1和4之间，并随着海拔的升高而增加。沿海拔梯度，Q10值在围栏内显著低于围栏外，尤其夜间Q10的差异更显著。 2、与各移植初始样地（移植对照样地）相比，移植模拟降温后（降水增加或不变），各海拔的地上生物量均显著降低。2013和2014两年，草皮从4650m样地移植到4950m和5200m样地后，样方内地上生物量分别降低了16.03％和28.35％。同样地，草皮从4950m样地移植到5200m后（降水变化不显著），样方内地上生物量降低了20.34％。然而，移植模拟增温对生物量影响的结果迥异。当草皮从4950m和5200m样地移植到4650m样地时（降水减少），地上生物量显著降低，降低量分别为43.10％和41.77％。而草皮从5200m移植到4950m样地时（降水变化不显著），地上生物量增加了10.42％。将各处理样地的数据整合分析，发现移植所引起的生物量变化量与呼吸变化量存在显著正相关。在降水差异显著的海拔间，移植模拟增温和降温下Q10变化显著;在降水差异不显著的海拔间，移植模拟增温和降温下Q10变化不显著。表明降水变化对高寒草甸生态系统呼吸的温度敏感性具有调控作用。将各海拔梯度样点的对照和移植处理数据整合分析发现，草皮双向移植后Q10的相对变化量与生长季温度相对变化量显著负相关，而与生长季降水、地上生物量、土壤有机碳的相对变化量显著正相关。研究结果表明，Q10随着温度的增加而降低，而随降水的增加而增加。 3、原位模拟增温显著增加高寒草原化草甸的土壤温度，同时显著减少了土壤水分。另外，增水后土壤水分明显增加，而土壤温度有降低趋势。升温后地上生物量、生态系统呼吸速率和Q10有下降的趋势。降水增加后，生物量、生态系统呼吸速率和Q10有增加的趋势。降水增加和温度升高对土壤表层有机碳含量影响不显著。降水增加和温度升高二者的交互作用对地上生物量、生态系统呼吸速率和Q10均无显著影响。 主要研究结论:1）长期围栏禁牧可降低高寒草地生态系统呼吸的温度敏感性(Q10);2)温度升高导致Q10下降，而降水增加导致Q10增加;3）增温和降水变化主要通过影响生物量变化而引起生态系统呼吸Q10的变化。