《光合作用對半乾旱草原生態系統土壤呼吸的調控機理》是陳世苹為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光合作用對半乾旱草原生態系統土壤呼吸的調控機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳世苹
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為碳從生態系統釋放到大氣的主要途徑，土壤呼吸強烈影響著生態系統的碳平衡與淨碳固持能力。本研究通過土壤呼吸自動測定系統和渦度相關技術連續測定高頻度的土壤呼吸和生態系統碳交換量，驗證在我國內蒙古半乾旱是否存在土壤呼吸與土壤溫度間的遲滯現象，對比不同時間（天、季節和年際）尺度上植物光合活性與土壤呼吸的之間的關係。同時結合野外遮蔭增雨控制實驗，通過改變植物地上光合產物對地下部的分配，定量植物光合對土壤呼吸調控作用的大小；並通過碳同位素標記技術，確定地上光合所固定的碳向地下根系運輸並通過土壤呼吸返回大氣的比例以及所需時間，初步闡明植物光合作用對土壤呼吸調控的機理及其與土壤水分狀況的關係。本研究的結果對準確定量我國乾旱－半乾旱草原生態系統土壤呼吸碳釋放量，評估其在區域和全球碳平衡中的貢獻與作用以及預測其對未來氣候變化的回響都具有非常重要的作用和意義。
結題摘要
作為碳從生態系統釋放到大氣的主要途徑，土壤呼吸強烈影響著生態系統的碳平衡與淨碳固持能力。因此系統研究半乾旱草原土壤呼吸的生物和非生物調控機理，對更深入地理解和預測土壤呼吸對未來降水格局變化的回響是非常重要的。結合野外土壤呼吸連續測定技術和因子控制實驗，本研究主要取得了以下三個研究進展：1、通過土壤呼吸自動測定系統和渦度相關技術連續測定高頻度的土壤呼吸和生態系統碳交換量，發現了在生長季的不同時期，土壤呼吸與土壤溫度的日變化間都存在明顯的遲滯效應（hysteresis effect），隨著植物的生長和水分條件的改善，這種效應表現得愈加明顯，表明了植物光合底物供給對土壤呼吸的影響和調控作用。同時結合野外遮蔭增雨控制實驗，通過改變植物地上光合產物對地下部的分配，定量了植物光合對土壤呼吸調控作用的大小。2、採用數學方程擬合併定量描述了土壤呼吸對不同降雨量大小的降雨事件的回響過程；將雨前土壤水分和溫度狀況與降水大小進行整合構建了降水指數，解決了降水量不同的年份土壤呼吸降水回響過程擬合的不一致性，為我們進一步定量擬合降雨量波動較大的不同年份土壤呼吸脈衝回響提供了基礎。3、生態系統的碳水交換過程（生態系統光合、呼吸和蒸散）對降水量增加的回響都是非線性增加的趨勢，且對減水處理回響的敏感性顯著大於增水處理。土壤呼吸對降水量的增加也呈現出非線性增加的趨勢，隨著降水量的增加，異養呼吸占總呼吸的比例線型增加。土壤水分含量和植物冠層蓋度是土壤呼吸異養和自養組分主要的影響因子。因此，未來降水量的增加會有利於半乾旱草原生態系統的碳固持過程，而生態系統主要碳交換過程在對降水變化的回響上的差異，會使得未來降水格局變化對草原生態系統源匯關係的影響更加複雜，因此考慮組分間的回響的差別將有助於提高我們對草原生態系統對未來氣候變化回響的能力。以上研究結果對準確定量我國乾旱－半乾旱草原生態系統土壤呼吸碳釋放量，評估其在區域和全球碳平衡中的貢獻與作用以及預測其對未來氣候變化的回響都具有非常重要的作用和意義。
