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本文利用红外辐射加热器分W1(130Wm-2)和W2(150Wm-2)两个增温梯度,应用配伍试验设计研究了增温对高寒草甸生态系统微气象条件、土壤呼吸、土壤C、N库、N矿化速率、地上生物量、微生物量C、N等的影响。结果表明:
1)红外辐射增加对高寒草甸生态系统年平均空气温度没有显著地影响,研究区年平均风速较大影响了辐射装置对空气的增温效果。W1和W2处理均显著地增加了年平均地表温度和土壤温度,W2对地表温度和0-100cm土壤温度的影响大于W1。从地表到地下100cm处,辐射增加引起的增温幅度逐渐降低。增温使高寒草甸生态系统浅层(0-20cm)土壤水分降低,深层(40-100cm)土壤水分增加。W1和W2处理使0-10cm年平均土壤水分减小了3.25%和3.09%;10-20cm土壤水分减小0.63%和0.87%;20-40cm土壤水分增加0.17%和0.90%;40-60cm土壤水分增加0.67%和4.13%;60-100cm土壤水分增加1.45%和5.32%。
2)辐射增强影响了冻土活动层的冻融循环过程,推迟了活动层上冻开始的时间,提前了其解冻的时间。
3)辐射增加显著地增加了日、年平均土壤呼吸速率。W2对土壤呼吸的影响大于W1。W1和W2增温处理分别使年平均土壤呼吸增加了28.4%(P=0.005)和30.9%(P=0.001)。相当于从土壤释放的碳年平均增加了166.51gm-2和181.64gm-2。土壤呼吸的时间和空间变异主要受温度影响。增温后土壤呼吸敏感性(Q10)下降。对照组、W1和W2处理的Q10分别为3.97,3.62和3.42。Q10与土壤温度、土壤水分、土壤活性有机碳相关。Q10随着土壤温度的升高而下降,随着土壤水分的增加而增加,随着活性有机碳含量的增加而增加。
4)增温后土壤总有机碳、全氮、微生物量C、N都没有显著的变化;0-10cm土壤硝态氮减小,10-30cm硝态氮增加,铵态氮增加,总无机氮增加,但不显著。土壤氨化速率和硝化速率都显著的增加。
5)增温增加了地上生物量。W1和W2处理分别使年平均地上生物量增加了66.17gm-2和49.63gm-2。
6)地上生物量与土壤中无机氮含量正相关。土壤矿化速率增加引起的土壤中无机氮的增加,促进了植物的生长,对微生物量无显著影响。增温后年土壤呼吸增加引起的碳释放大于地上生物量增加引起的碳固定。在不考虑地下生物量变化的情况下下,增温使高寒草甸生态系统成为碳源。