模擬增溫對華北農(nóng)田土壤碳排放的影響

杜 錕，李發(fā)東*，涂 純，李 兆

（1.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測與模擬重點實驗室，北京100101；2.山東禹城農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站，山東 禹城251200；3.中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100049；4.中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所巖溶生態(tài)系統(tǒng)與石漠化治理重點實驗室，廣西 桂林541004）

當(dāng)前，大氣溫室氣體濃度增加是導(dǎo)致全球變暖的主要原因之一，對全球氣候增溫貢獻達80%[1]。溫室氣體中CO2、CH4是主要的含碳氣體，對溫室效應(yīng)的貢獻率分別為60%、15%[1]，因此，減少和控制大氣溫室氣體來源的排放已成為當(dāng)前研究的熱點之一。研究表明，土壤為全球第二大碳庫（1.394×1018g），是大氣CO2、CH4的重要來源，每年土壤向大氣排放的CO2和CH4約占全球總排放量的5%～20%和15%～30%。另有研究指出，農(nóng)業(yè)活動導(dǎo)致的溫室氣體（Greenhouse gas，GHG）釋放量占人為釋放量的20%[2]。因此，加強人類農(nóng)業(yè)活動下農(nóng)田土壤排放CO2、CH4的變化和響應(yīng)研究，對于摸清和估算陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳排放具有重要意義。

近數(shù)十年來，研究者針對全球氣候變暖對土壤溫室氣體CO2、CH4釋放的影響和機制進行了一系列原位實地研究[3-5]。Melillo[6]和Bergner 等[7]發(fā)現(xiàn)，增溫前期對森林土壤呼吸的刺激效應(yīng)顯著，但在增溫持續(xù)數(shù)年后，增溫導(dǎo)致的CO2排放的變化并不明顯。另外，Wan等[8]發(fā)現(xiàn)氣候?qū)е碌乃疁匾氐葧绊懲寥琅欧艑υ鰷氐捻憫?yīng)。Lu 等[9]和Shi 等[10]在青藏高原開展增溫試驗后發(fā)現(xiàn)，短期增溫導(dǎo)致的大氣和土壤溫度增加促進土壤微生物數(shù)量和活性，進而使土壤CO2排放顯著增加。Hou 等[11]指出，華北地區(qū)農(nóng)田土壤總呼吸和異養(yǎng)呼吸對增溫的響應(yīng)不顯著，但在長期試驗條件下有可能表現(xiàn)出增加的趨勢。……