模拟增温和降水改变对高寒草甸土壤有机碳组分的短期影响

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摘要：为探究气候变暖与降水改变对高寒草甸土壤有机碳库的影响及机制，研究以青藏高原东缘高寒草甸为研究对象，依托2021年建立的增温×降水改变双因素模拟实验平台[减水50%（0.5P）、对照（CK）、增水50%（1.5P）、减水50%+增温（0.5PW）、增温（W）和增水50%+增温（1.5PW）]，2023年通过不同孔径内生长袋原位培养区分根途径与菌丝途径，探究了土壤有机碳（SOC）及其组分对增温和降水改变的响应。结果表明：（1）增温显著影响SOC、颗粒有机碳（POC）、矿物结合有机碳（MAOC）与可溶性有机碳（DOC）含量。与对照相比，0.5PW处理使SOC显著增加6.14 g C/kg，增幅18.85%，1.5PW处理使MAOC显著降低6.17 g C/kg，降幅34.73%，1.5P、W和0.5PW处理分别使DOC含量显著增加了0.21、0.32与0.34 g C/kg，增幅分别为83.12%、124.38%和132.06%。降水改变与增温对POC与DOC含量的影响具有显著交互效应，表现为自然降水条件下，增温后POC变化不显著，但在减水和增水背景下，增温分别使POC显著增加了6.11 g C/kg和8.45 g C/kg，增幅为80.02%和149.44%；在自然降水条件下，增温显著增加了DOC含量，但在增水条件下，增温对DOC无显著影响。（2）SOC动态与根途径中SOC变化（△SOC）一致，表明其主要受根途径调控，而根途径中△SOC与POC变化（△POC）显著正相关。（3）根途径中MAOC变化（△MAOC）与△POC的路径分析显示，降水改变通过改变地上生物量，间接驱动根途径中MAOC与POC变化。综上，以往增温和降水改变单因素下土壤有机碳响应的研究结果可能高估了双因素叠加对高寒草甸的土壤颗粒有机碳的负面影响，青藏高原暖干化气候趋势可能促进高寒草甸土壤颗粒有机碳通过根途径累积，从而增加土壤有机碳。