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随着全球变化问题的出现,不同时空尺度下的物质、能量、水分、养分循环等均发生了一系列变化,而这些变化又会反过来作用于地球表层系统(大气、水体、土壤、植被等),从而加剧全球变化的发展。大量的科学研究和实地观测表明,青藏高原的气候模式己发生不同程度的时空变化,其中降水强度和格局的改变(增加或减少)对青藏高原内部生态系统稳定性、养分物质的储存和运移、温室气体通量以及社会经济、居民生活等都带来影响。高寒草甸生态系统是青藏高原上广泛分布的天然草地类型,是陆地生态系统中一个十分重要的碳库,对于青藏高原乃至全球气候变化、温室气体排放以及碳的地球化学生物循环都具有重要意义。因此,在未来全球变化的大背景下,尤其是降水的变化,使得青藏高原高寒草甸生态系统温室气体排放模式发生改变,并且高寒草甸对于全球变化的贡献和在其中所扮演的角色也将相应的做出改变。 本研究以青藏高原东部的高寒草甸生态系统为对象,通过野外模拟不同强度降水(增加200mm,减少200mm以及自然降水量作为对照),采用静态箱-气象色谱法观测了植物生长季内(5月~9月)高寒草甸温室气体排放通量的变化情况,初步明确了不同强度降水下高寒草甸温室气体排放的动态特征和变化规律,揭示高寒草甸生态系统对短期降水变化的响应机制,同时研究了在增加降水后,高寒草甸温室气体排放的日变化特征,以期为将来在全球变化的大背景下,对高寒地区生态系统温室气体排放进行评估与管理提供科学依据。主要有以下结果: (1)不同降水处理间的土壤温度、可溶性碳(DOC)、可溶性氮(DON)、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)含量均无显著差异。但在生长季刚开始的5月份,DOC、DON、NH4+-N和NO3--N含量分别为:101.5mg·kg-1、28.1mg·kg-1、2.2mg·kg-1和25.5mg·kg-1显著高于其他月份(P<0.05)。其中DOC和DON含量在8月份达到最小值,分别为49.8和13.9mg·kg-1,而NH4+-N和NO3--N含量在9月份达到最小值,分别为0.85和12.3mg·kg-1; (2)降水的改变能够显著影响高寒草甸CO2和CH4排放通量。增加降水处理的CO2平均排放通量为460.6±164.4mg·m-2·h-1,显著高于减少降水处理(398.3±141.7mg·m-2·h-1)(P<0.05)。增加降水处理的CH4平均吸收通量为-28.9±14.1μg·m-2·h-1,显著小于对照(-37±20.3μg·m-2·h-1)和减少降水(-42.9±18μg·m-2·h-1)两种处理(P<0.05)。增加降水、对照和减少降水三种处理的N2O平均排放通量分别为10.83±8.2、9.24±5.9和9.67±6.9μg·m-2·h-1,三者之间差异不显著(P>0.05)。 (3)不同降水强度下,CH4通量与土壤含水量相关性显著,增加降水处理下与土壤温度不显著相关,而减少降水处理与土壤5cm和10cm温度具有显著正相关性;增加降水处理的CO2通量和土壤含水量具有显著的负相关系,三种处理的CO2通量均与土壤5cm和10cm深度的温度呈正相关关系,并且与土壤DOC含量呈极显著负相关关系;增加降水和减少降水处理的N2O通量和土壤含水量均呈现出显著的正相关性,N2O通量整体上与土壤温度相关性不显著,但与土壤氮素呈显著性正相关关系; (4)生长季6月和7月份日变化观测表明,增加降水后可以显著减少高寒草甸对CH4的吸收通量,对照和增加降水处理的平均吸收量分别为-61.4和-29.9mg·m-2·h-1;但对CO2排放通量的影响并不明显,对照和增加降水处理的平均排放量分别为190.7和188.4mg·m-2·h-1;同时能够显著的提高N2O的平均排放通量,对照和增加降水处理的平均排放量分别为16.8和30.7mg·m-2·h-1。