受低溫與長期積雪塑造的高寒生態(tài)系統(tǒng)，其變暖速率是低地的兩倍，因此對氣候變化尤為敏感脆弱。這種快速變暖會通過升高土壤溫度、改變積雪模式，縮短積雪覆蓋時長、延長生長季，進而改變生態(tài)系統(tǒng)功能。這些變化會影響土壤有機質(zhì)（SOM）—— 土壤有機質(zhì)通過微生物礦化作用調(diào)控碳儲存與土壤肥力。

為了在原位條件下探究微生物群落對增溫的響應，及其引發(fā)的土壤有機質(zhì)（SOM）儲量動態(tài)變化，通過下坡移植的方式對高寒草地生態(tài)系統(tǒng)進行了實驗性增溫，實現(xiàn)了年均溫升高 3℃、生長季延長 77 天的增溫處理。并在 7 年后分析了微生物與土壤有機質(zhì)的響應特征。

結(jié)果表明，即使經(jīng)過 7 年，高寒土壤微生物對增溫的適應能力仍十分有限；增溫會通過促進礦化作用，導致土壤有機質(zhì)穩(wěn)定性下降、土壤養(yǎng)分含量升高。實際上，增溫樣地成為了碳源：土壤有機碳（SOC）儲量下降了 18%，生態(tài)系統(tǒng)凈交換量（NEE）顯著增加。碳損失量超過了植物生產(chǎn)力帶來的碳輸入，且碳損失主要來自活性碳庫的消耗。這可能會在碳循環(huán)與氣候變暖之間形成一個正反饋循環(huán)。這些結(jié)果揭示了溫度升高與積雪模式改變對高寒生態(tài)系統(tǒng)功能的長期影響，并表明在持續(xù)變暖的山地環(huán)境中，土壤碳流失的趨勢可能會隨時間持續(xù)加劇。

核心方法：

使用一臺多組分氣體分析儀開展野外 CO?通量測量；該儀器連接了內(nèi)部容積為 1300 立方厘米的靜態(tài)密閉箱。使用了兩種密閉箱：一種為透明箱（紫外透過率 89%），一種為不透明箱（紫外透過率 0%），分別用于測定晝夜生態(tài)系統(tǒng)凈交換量（NEE，正值表示碳源，負值表示碳匯）與生態(tài)系統(tǒng)總呼吸（Reco）。通過監(jiān)測 10 分鐘內(nèi)箱體內(nèi)的氣體濃度變化來完成測量。測量僅在晴朗無云的天氣條件下開展，以保證透明箱測量條件的一致性，樣地的所有通量測量均在同一天完成，測量頻率通常為每月 1-2 次。

離散的生態(tài)系統(tǒng)凈交換量（NEE）測量，可用于評估生長季長度（GSL）延長與溫度升高對土壤有機質(zhì)（SOM）儲量變化的相對貢獻。

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：

1、增溫與降溫對土壤有機質(zhì)及養(yǎng)分含量的影響

AC 樣地的土壤有機碳（SOC）含量顯著高于 SC 樣地，其中活性有機碳的差異尤為突出。移植處理 7 年后，我們發(fā)現(xiàn)增溫對多個表征 SOC 儲量的指標產(chǎn)生了顯著負效應：高寒增溫樣地AWarm的 SOC 儲量為6.3kg/m2，比高寒對照樣地AC7.6kg/m2 降低了近 18%。進一步分析表明，增溫導致的碳損失主要來自活性碳庫。

AC 樣地的碳氮比（C/N）顯著高于 SC 樣地；增溫與降溫處理對 C/N 比均無顯著影響，但增溫有降低 C/N 比的趨勢，降溫則有升高趨勢。

2、增溫與降溫對生態(tài)系統(tǒng)凈交換量（NEE）的影響

AC 與 SC 樣地的全年 NEE 均符合山地生態(tài)系統(tǒng)典型的季節(jié)動態(tài)規(guī)律：冬季 NEE 為正值（碳源），生長季前半期轉(zhuǎn)為負值（碳匯，即碳固持階段），末期又回到正值（衰老期碳釋放階段，圖 4.A）。需要注意的是，AWarm 樣地幾乎未表現(xiàn)出碳固持作用（圖 4.A）。所有處理組的年 NEE 均表現(xiàn)為碳源（圖 4C），這與附近渦度相關(guān)通量塔的觀測結(jié)果一致，證實該區(qū)域在觀測年份整體為碳源。

不過，增溫顯著加速了碳釋放過程：AWarm 樣地的碳損失量平均比 AC 樣地多 55 gCO?-C/m2。AWarm 樣地的凈碳損失（180 gCO?-C/m2 ± 70）顯著高于 SC 樣地（110 gCO?-C/m2 ± 40）。AWarm 樣地的額外碳釋放，主要發(fā)生在生長季延長的時段（即當高寒樣地仍處于積雪季時，亞高山 / 增溫樣地已進入生長季的階段）（圖 4.C）

基于上述研究范式，北京澳作生態(tài)儀器有限公司提供一套功能更為齊全、自動化程度更高的綜合觀測解決方案——SoilGAS 土壤多氣體通量監(jiān)測系統(tǒng)

溫室氣體通量的在線、同步監(jiān)測：

oAZG-300plus CO2、CH4、N2O在線監(jiān)測儀與iChamber多功能自動箱，實現(xiàn)土壤-大氣界面CO2、CH4、N2O通量的在線、實時同步測量。

iChamber自動箱采用無遮擋設(shè)計，升降可控，抗風性強，對微環(huán)境影響極小。其尺寸靈活（面積可達1 m2，高度可調(diào)至2 m），既能用于土壤呼吸測量，也能作為群落光合室（透光和不透光兩款），滿足植物不同生長階段的研究需求。