搜档网
当前位置:搜档网 › 青藏高原草地生态系统碳循环研究进展_秦彧

青藏高原草地生态系统碳循环研究进展_秦彧

青藏高原草地生态系统碳循环研究进展

秦彧1,2,宜树华1,2*,李乃杰1,2,任世龙1,2,王晓云1,2,陈建军1,2

(1.中国科学院寒区旱区环境和工程研究所,甘肃兰州730000;2.冰冻圈科学国家重点实验室,甘肃兰州730000

)摘要:青藏高原属于气候变化的敏感区和生态脆弱带,对气候变化和人类活动扰动十分敏感,在未来全球碳循环调控中发挥着重要的作用。为增进对青藏高原高寒草地生态系统碳循环的理解,综述了近10年来气候变化、氮沉降和人类活动干扰下青藏高原温室气体排放、土壤碳库变化以及模型模拟应用等方面的最新研究进展。概括出高寒草地生态系统碳循环研究的草地类型主要包括高寒草原、

高寒草甸、灌丛草甸草原、沼泽化草甸以及高寒湿地等。阐述了温室气体产生的机理、青藏高原高寒草地碳循环的源汇关系,指出温度升高、放牧、氮沉降是影响青藏高原温室气体排放、

土壤碳库变化最重要的外界扰动,但是温室气体排放、土壤碳库对这3个因子之间协同作用的响应目前还不清楚。现有的高寒草地生态系统碳循环模型,主要以植被类型为基础,大多只考虑了水热因子,很少包含土壤因子和生物因子及其协同作用的影响。在此基础上,指出未来拟加强的研究重点:1)冻融交替过程土壤温室气体排放研究;2)非生长季土壤呼吸作用研究;3)碳循环和植物物候耦合研究;4)高寒草地生态系统碳循环模型的开发。

关键词:青藏高原;高寒草地生态系统;碳循环

中图分类号:S812.29 文献标识码:A 文章编号:1004-5759(2012)06-0275-

11*

自工业革命以来,由于人类活动向大气排放大量的温室气体(CO2、CH4、N2O)

,它们正以前所未有的速度增加,目前这3种温室气体的浓度年增加量分别为1.5mL/m3、4μL/m3、0.8μL/m3[1]

,改变了陆地生态系统C、N平衡,

导致全球变暖、氮沉降增加,由此而引起的全球环境变化改变了生态系统生产力[2],碳、氮循环[3]

。陆地生态系统2/3以上的碳储存在土壤中,

土壤呼吸作用作为陆地生态系统向大气输出碳的主要途径,是陆地生态系统碳循环的重要组成部分[4]

,全球每年因土壤呼吸产生大约80.4Pg CO2-C,仅次于全球陆地总初级生产力(GPP)的估算值100~120Pg C/a,大约是燃烧化石燃料和砍伐森林释放碳的10倍[5]

,因此,土壤呼吸很小的变化都可能影响全球大气碳和热量平衡[6]

。同时,伴随着温度的升高,土壤蛋白酶和精氨酸转胺酶的活性降低、反硝化酶和N矿化作用增强,进一步激发CH4和N2O气体释放[7]

,温室气体排放与全球变暖之间的正反馈效应对陆地生态系统稳定性以及可持续发展造成重要影响,近年来成为科学界关注的热点问题之一[

8,9]

。青藏高原高寒草地约为1.28×108 

km

2,涵养着我国五大水系:黄河、长江、澜沧江、怒江、雅鲁藏布江;是我国巨大的草地畜牧业生产基地、生态安全的重要屏障和多民族生存的重要家园;高寒草地作为世界上海拔最高、类型最为独特的草地生态系统,是北半球气候的启动区和调节区,对我国东部、西南部、北半球甚至全球的气候都

会产生显著的影响[10]

;高寒草地还是“世界第三极”地区重要的碳库,对该地区生态系统的碳源—碳库的平衡具有重要的调节作用[11]

。据IPCC最新预测,到2100年全球气温将上升1.8~4.0℃[1

2],青藏高原地区的升温速率也将高于同纬度其他地区,青藏高原高寒草地生态系统将不可避免的发生变化,并对青藏高原、中国和周边地区,以及全球尺度产生影响。随着全球变暖,气候变化对青藏高原草地碳循环的影响受到越来越多的关注,于海英和

许建初[13]及岳广阳等[14]

回顾了气候变暖对植被净初级生产力、土壤有机碳含量的影响以及不同植被类型碳循环

的源、汇效应、时空变化及其与影响因子的关系。但是,青藏高原高寒草地生态系统除了受到气候变化的支配外,

放牧、氮沉降等外界扰动的作用不可忽视[15]

,为此,笔者试图从研究涉及的草地类型、气候变化、放牧、氮沉降等

外界扰动下青藏高原草地生态系统温室气体排放、土壤碳库变化以及模型模拟的应用等方面,综述青藏高原高寒

第21卷 第6期Vol.21,No.6草 业 学 报

ACTA PRATACULTURAE SINICA

275-285

2012年1

2月*收稿日期:2011-11-09;改回日期:2011-12-

28基金项目:全球变化研究国家重大科学研究计划(973计划)项目(2010CB951402)和中国科学院百人计划资助。作者简介:秦彧(1983-),男,甘肃天水人,在读博士。E-mail:qiny

u812@163.com*通讯作者。E-mail:y

is@lzb.ac.cn

草地生态系统碳循环最新研究进展,探讨未来高寒草地生态系统碳循环需要加强的研究方向,为全球碳收支的准确评估和草原碳增汇减排对策的制定提供参考。

1 草地类型

从全球尺度来看,陆地生态系统碳循环研究几乎涉及了全球除北极和南极冻原以外所有的生态系统类型,包括荒漠、森林、湿地、草地、灌丛以及热带稀树草原等[16]。其中,占陆地面积1/3的草地生态系统,由于其脆弱的生境以及频繁的外界干扰,对全球气候与环境变化非常敏感,备受学者关注[17,18]。我国天然草地总面积近4.0亿hm2,是覆盖我国陆地面积最大的绿色植被和生物资源,约占国土总面积的42%[19],草地生态系统土壤碳库约占总碳储量的90%[18],在碳循环对全球变化的响应和反馈过程中发挥着重要作用。目前中国草原碳循环的研究主要集中在内蒙古草原和青藏高原这2个地区,其他地区如新疆、黄土高原等草地也有零星研究[21,22],青藏高原草地占全区面积的1/3,特殊的地形和大气环流模式,形成了该地区独特的生物地球化学过程[18],在该区碳循环研究涉及的草地类型主要有高寒草原[23,24]、高寒草甸[25,26]、灌丛草甸草原[27,28]、沼泽化草甸[29,30]以及高寒湿地[31]等。

2 温室气体

土壤呼吸是全球碳循环中CO2最大的通量[32],在高海拔或者高纬度地区,由于气温较低,植物凋落物和地下死根而不易分解,生态系统同化的有机碳可以较长时间地储存在地下根系和土壤中[33],高海拔或者高纬度的生态系统可能是重要的碳汇[34,5],例如北西伯利亚勒拿河苔原生态系统年净CO2吸收量约为71g/(m2·a)[33],南西伯利亚禾草草原生长季净CO2吸收量为(151.7±36.9)g C/m2[37]。青藏高原作为高纬度高海拔地区的典型代表,水热同期的气候特征和相对较低的温度有利于有机物的合成和积累,该区大面积的天然草地生态系统也因此可能成为全球重要的碳汇[38],五道梁高寒草原生态系统每年吸收55.9g CO2-C/m2[18],疏勒河源区高寒草甸生态系统年CO2净吸收量达135.4g CO2-C/m2[39],海北灌丛草甸生长季NEE为4~5g C/(m2·d)[27],表现为显著的碳汇。最近10年来研究表明,土壤呼吸随温度的升高而上升[40,41],张金霞等[42]在海北高寒草甸生态系统定位观测站的观测研究发现高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸生态系统土壤是大气温室气体CO2的小的排放源;Li等[26]在风火山地区的研究发现,增温处理下沼泽化草甸表现为碳汇,高寒草甸表现为碳源,并且这一趋势在未来升温的情况下会增强。但从长期来看,土壤呼吸对温度升高的响应会因土壤呼吸作用的“适应性”而逐渐减弱[43],模拟增温提高了青藏高原高寒草甸草地的净初级生产力,增加了土壤的碳汇能力,对土壤呼吸的影响不显著[44],增温和放牧的耦合效应对土壤呼吸的影响主要取决于放牧周期和强度,过度放牧导致青藏高原高寒草地土壤CO2的释放量显著增加,抵消了土壤和植被对碳的吸收作用[45,46]。氮肥添加对土壤呼吸的影响可能与生态系统类型有关,Jassal等[47]研究发现氮肥添加促进了道格拉斯冷杉(Abies fabri)土壤呼吸作用,李仁洪等[48]研究认为同对照相比氮肥添加对慈竹林土壤呼吸产生抑制效应,在青藏高原,Jiang等[49]的结果表明,氮肥添加导致高寒草地土壤呼吸作用减弱,可能是因为氮的有效性增加减少了植物氮同化的呼吸作用[50],氮增加对凋落物和土壤有机质分解的抑制降低了微生物呼吸[51]。

N2O是一种会对气候和大气化学产生重要影响的痕量气体,同等浓度条件下其温室效应是CO2的200~300倍,它在大气中的光化学产物NO在平流层中会与O3进行反应,从而破坏大气臭氧层[52]。在陆地生态系统,土壤是N2O主要排放源,贡献了全球生物圈向大气圈排放的70%[53],土壤N2O的形成过程主要是微生物硝化和反硝化作用[54]。在中、高纬度及高海拔地区,冻融作用普遍且强烈,土壤冻融交替过程使土壤团聚体破碎[55],团粒固持活性有机碳的释放[56]以及在冻融胁迫下微生物的死亡,为反硝化微生物提供了更多的底物,促进了反硝化作用,激发N2O和CO2的大量排放[57]。在温带地区,N2O观测研究主要集中在土壤冻融过程普遍的冬季和冬春季交替期,N2O排放量分别占全年的20%和70%[58,59]。目前估算出全球草地N2O年排放量为1.8TgN2O-N,但是由于极地和干旱区冬季观测数据的匮乏,N2O排放量还是存在很大的不确定性[60]。在青藏高原,研究发现整个青藏高原高寒灌丛草甸N2O排放的辐射强度约为0.125Tg CO2[61],高寒草原为0.05×10-4μmol/

(m2·s)[62],高原泥炭沼泽、沼泽化草甸N

2O排放通量分别为0.02和0.037mg/(m2·h)[63],表现为明显的

2ACTA PRATACULTURAE SINICA(2012)Vol.21,No.6

N2O排放源。外源氮肥添加显著增加了青藏高原高寒草甸整个生长季土壤N2O排放量[49]

,在加拿大温哥华岛添加氮肥引起每年N2O排放量为17.6kg/hm2,相当于5.3tCO2/hm2[47]

。放牧作为青藏高原草地生态系统的主要干扰,在中牧或重牧强度下显著增加了草地N2O的排放

[64]

,增温和放牧的耦合研究发现,在适度放牧情况下,增温对生长季N2O排放没有显著影响,

但是同未放牧处理相比较,无论是增温或者无增温放牧都显著增加了N2O排放

[65]

。CH4有很强的红外吸收能力,单分子的增温潜势是CO2的15~30倍,它贡献了温室气体增温效应20%[66]

,是在大气中浓度和辐射强度都仅次于CO2的长寿命温室气体[67]

。全世界每年有600Tg CH4排放,甲烷的排放源主要有天然湿地、稻田、天然气渗出、废渣埋填场、反刍动物、生物物质的燃烧以及植物体和凋落物[68]

,其中湿地是大气CH4主要自然来源,占所有天然甲烷排放源的70%[69],占全球甲烷通量的20%左右[1]

,多年来对大气甲烷的产生、转运和循环以及调控的研究表明,80%以上的甲烷是通过严格厌氧环境下微生物的活动而产生[70]

。在高北纬和高海拔地区广泛分布的寒区湿地是大气CH4的重要源之一[33]

,青藏高原高寒湿地CH4年排放量约为1Tg[71],

高寒草甸表现为显著的甲烷汇,外源氮肥添加明显抑制高寒草甸甲烷吸收能力[49]

,Allard等[72]在高山草地研究也得出减少肥料的施用和放牧压力明显减少CH4排放的结论。早期研究认为不同的放牧强度均会

降低草原生态系统对CH4的吸收[73]

,Hirota等[74]在青藏高原高寒湿地的研究证实了这一观点,但是齐玉春等[75]

在内蒙古温带典型草原的研究发现,放牧促进植物生长季土壤对CH4的氧化吸收,而在非生长季的部分时段尤其是春季冻融期又加大了CH4的正排放。2006年初,Kepp

ler等[68]

研究发现很多植物会在有氧条件下释放大量的CH4,并估算得出这部分CH4占全球甲烷排放总量的10%~40%,

激发了各国学者就全球CH4的源/汇关系[76]、植物是否产生CH4及产生的机制[77]、以及CH4排放量[78]

等一系列关键科学问题研究的热潮。在青藏高原,Cao等[2

8]

采用密闭箱式法以2种高寒草甸群落为研究对象,对高寒草甸生态系统甲烷排放进行了长达3年的监测,发现草本植物是CH4的排放源,灌木对CH4具有一定的吸收作用,结果表明高寒草甸植物在地球甲烷循环中具有重要的作用,同样的结果在青藏高原冬季牧场、自然状态下的高寒草甸、恢复8年的高寒草甸以及

燕麦(Avena f

atua)人工草地[25]得到验证,但是Wang等[79]

在内蒙古草原观测到灌木排放甲烷,而草本植物并没有检测到明显的甲烷排放。3 土壤碳库

土壤是陆地生态系统巨大的碳库,全球土壤有机碳含量在1 300~1 

600Gt,是陆地生物量碳(664Gt)的2倍[80]。由于受大气制约,全球土壤碳库的组成和分布是不均匀的[81]

,湿地储藏了全球陆地碳的37%、热带雨林占全球土壤碳储量的27%、苔原占全球土壤碳库的14%、草原占10%[82]。中国陆地植被总碳量仅为6.1×109 

tC,而土壤有机碳库则高达185.7×109 t C[83],青藏高原草地土壤有机碳量达到33.5×109 

t C,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%[84]

。一直以来关于气候变化对全球土壤碳储量的影响存在着很大的争论[85],一方面,气候变暖影响植物光合速率,在一定程度上增加了土壤碳的输入[86]

;另外一方面,全球变暖将增强微生物的代谢活动、加速土壤有机碳分解,导致土壤碳的输出量增加[87]

;也有研究认为,气候变暖后冻原和北

方森林土壤中碳的总量会减少,而温带草原土壤碳总量将表现出增加趋势,陆地生态系统面积的变化对土壤碳储

量的影响在一定程度上超过了光合作用[

88]

。目前的研究结果表明土壤碳库对全球变暖表现出不同的响应模式,包括增加[89-

91]、减小[46,92]、没有变化[93]。在青藏高原高寒草地生态系统,土壤有机碳主要分布在土壤表层[94],低温下缓慢的分解和腐殖化过程,土壤有机碳活性较高,对温度响应敏感[95]

,研究发现几十年来土壤有机碳含量的下降与气候的温暖化趋势有密切联系[

96,97]

,但也有研究认为温度升高主要对土壤惰性有机碳组分影响较大,由于其组分变化很小,总体上土壤有机碳对温度的敏感性不强[

98]

。在放牧干扰下高寒草地植被变矮、微生物数量、种类和活性降低,阻碍了凋落物的积累和分解,改变了高寒生

态系统的养分循环[99]

。全球因过度放牧草地地上净生产力以凋落物和家畜粪便形式返还土壤的只有20%~50%[1

00],而且随着放牧强度增大,凋落物C库逐渐减少[101]

。与未放牧草地相比,适度放牧的草地具有土壤碳增汇的效果[102],但是过度放牧加速土壤有机碳损失[

103]

。放牧加快了青藏高原高寒草地土壤有机碳对气候变暖的7

72第21卷第6期草业学报2012年

响应[104]

,牧压较小的草甸碳库较为稳定,具有较好的碳截存能力,随着放牧强度的增大高寒草地生态系统可能由碳汇[28]向碳源转变[74]

。过去30年青藏高原因为草地退化和土地利用方式的改变土壤碳库流失量大约为3.02Pg 

C[105],黄土高原[106]、内蒙古干旱区[107]以及青藏高原沼泽化草甸[28]

实施的植被恢复有效地提高了土壤的固碳能力,这为青藏高原高寒草地生态系统退化草地的人工恢复提高固碳(碳汇)潜力研究提供了一个新的思路。4 模型模拟

目前,青藏高原碳循环研究的模型主要包括生态系统碳循环过程模型(carnegie-ames-stanford app

roach,CASA)[108,109]、植物光合作用模型(vegetation photosynthesis model,VPM)[110,111]

、土壤有机质动态模型(CEN-TURY)[112,113]、生物地球化学模型(biogeochemical cycles,Biome-BGC)[114]和陆地生态系统模型(terrestrial eco-sy

stem model,TEM)[115]等。其中,CASA和VPM主要模拟全球变暖和放牧等干扰下草地净第一性生产力(NPP)或总初级生产力(GPP)的变化动态,CENTURY、Biome-BGC和TEM除了模拟GPP和NPP外,兼顾了植被和土壤呼吸(Ra和Rh),可以获取整个生态系统的碳收支(NEP=GPP-Ra-Rh)

,对碳和氮互作效应考虑比较周全。这些模型主要应用在高寒草地[106,107],此外还包括农田、荒漠、林地等生态系统[116,117]

。尤其是CEN-

TURY模型能够模拟现实状态下土壤有机质的变化,

为大时间尺度上研究土壤有机碳提供了另外一种有效且必不可少的手段,

在当前气候变化、放牧干扰下全球碳循环研究中起到了重要作用,并获得了广泛的认可[118]

,在青藏高原高寒草地土壤有机碳对气候变化响应的研究方面得到了充分的应用[

119]

。但是这些模型大多只考虑了水热因子,很少包含土壤因子与生物因子及其协同作用的影响[120]

,在全球变化的背景下,由于人类活动、气候和大

气中CO2变化会导致陆地生态系统的结构和组成的变化,进而使碳收支发生变化,在从分钟到年以上的时间尺度上对大气化学和气候起到强烈的反馈作用,所以,准确地估算未来陆地生态系统的碳收支,既要考虑植被的变

化,又要考虑到植被变化对气候和大气中CO2浓度的反馈[121],同时全球变化对土壤微生物群体结构以及活性的影响会改变陆地生态系统碳循环[122,123],而且地形(坡度、坡向)等环境因子[124]、人类活动(放牧)[125]

对高寒草甸

生物量、

生产力和土壤有机碳具有重要的影响,在将来的模型研究中应该予以综合考虑。因此,为了准确地评估高寒草地生态系统碳收支,

阐明碳循环的时空动态及其控制因子,必须采用统一的、高时间分辨率的观测仪器,开展大尺度多种草地生态系统类型的温室气体排放和土壤有机碳空间异质性及其影响因子的长期综合观测实验,以获取长期的温室气体排放、土壤碳库、水热因子、植被、微生物等综合观测资料,开发耦合多影响因子适合青藏高原高寒草地生态系统的模型。5 研究展望

综上所述,近十年来关于青藏高原高寒草地生态系统碳循环已经开展了大量的观测和模拟研究,取得了较大进展,但是关于土壤碳循环的控制机理及其过程认识尚不统一,对于草地“源-汇”关系的评估仍具有较大的不确定性。主要表现在以下几个方面:

)冻融交替对土壤温室气体排放研究缺乏青藏高原多年冻土和高寒草地的面积分别约为1.25×106 km2[126]和1.28×108 

km

2(中国科学院中国植被图编辑委员会,2001),其中50%的高寒草地下存在着多年冻土。青藏高原气温不断升高,

由于冻土热力敏感性大,因此高原冻土具有很大的碳、氮等温室效应气体的排放潜力[127,128]

。目前,关于冻土冻融交替过程对土壤温室气体排放研究主要是实验室模拟[129,130]

,但是自然状况下冻土的冻结和融化过程是一个由陆地表层向下层逐步深入的过程,实验室无法模拟这一过程[57]

。因此,加强全球变暖背景下青藏高原多年和季节性冻土生态系统

效应和过程研究,

特别是自然条件下土壤暖化导致的冻融交替过程土壤温室气体排放及其控制机制研究,有助于揭示全球变化的区域效应以及科学合理的高寒草地生态系统管理措施的制定。

)冬季温室气体排放研究不足研究发现中纬度的北半球高山生态系统冬季土壤呼吸旺盛,导致夏季光合作用同化超过50%的碳会在冬季

排放到大气[131,132]

。冬季土壤呼吸主要来自微生物异养呼吸,雪被厚度被认为是控制土壤温度、根及微生物活

动、土壤养分流失及土壤气体排放的一个关键因素,全球气候变化导致土壤覆雪深度变浅、冻结现象频繁、养分流

失增多,最终引起冬季土壤温室气体排放量增加[133]

。目前,青藏高原高寒草地生态系统非生长季温室气体排放

872ACTA PRATACULTURAE SINICA(2012)Vol.21,No.6

及其关键生态学过程研究非常有限,未来应当对高寒草地生态系统温室气体排放及其主导因子进行长期的全年定位观测研究,以准确地评估高寒草地碳收支。

)加强碳循环和植物物候耦合研究植物物候能敏感地指示气候变化,

是全球气候变化的一项独立证据,近年来受到学术界极大重视[134]

。最新的研究发现,冬春季温度的升高使得青藏高原高寒草地生态系统春季物候期延迟[135]

,尽管在引起延迟的原因上存在很大的争议[

136-

138]。但是随着全球温度的上升,植物物候变化直接影响生物生产,对生态系统生产力和碳循环研究具有关键性作用,未来植物物候的变化将成为影响陆地生态系统碳源汇关系的一个重要因子[

139,140]

。因此,综合采用遥感卫星资料、地面地物光谱仪观测分析青藏高原高寒草地生态系统植物群落物候特征,耦合草地生态系统各典型物候期温室气体排放和土壤碳库大尺度时空动态是未来青藏高原碳循环研究需要加强的一个方面。

)适合高寒草地生态系统碳循环模型的开发目前关于高寒草地生态系统碳循环模型的研究,主要以植被类型为基础,借助于温度、水分和土壤理化性状等非生物因子为参数来模拟,尽管CENTURY、Biome-BGC和TEM对大气-植被-土壤间碳交换过程考虑较为全面,是比较适合进行生态系统水平碳收支的最佳模型,但是由于其他过程(如维持呼吸过程、生长呼吸、死亡

凋落过程等)

依赖于植被类型[121]

,在气候变暖和人类活动干扰下,植物群落结构、组成、功能的变化以及土壤微生物活性的改变都会对土壤碳循环产生深刻的影响,因此这类模型不能用来预测未来生态系统的碳收支。因此,在全球变化的背景下,为了提高模型模拟的准确性,综合考虑环境因子、生物因子及人为干扰对土壤碳库和温室气体排放的影响,同时发展反映多时空尺度多种草地生态系统类型的模型是未来青藏高原碳循环模拟研究中需要解决的一个关键科学问题。参考文献:

[1] Houghon J H,Ding 

Y,Griggs D J,et al.Climate Change 2001:The Scientific Basis[M].Cambridge:Cambridge UniversityPress,2001:944.

[2] Schimel D,Melillo J M,Tian H Q,et al.Contribution of increasing CO2and climate to carbon storage by 

ecosystems in theUnited States[J].Science,2000,287:2004-

2006.[3] Melillo J M,Field C B,Moldan B.Interactions of the Major Biogeochemical Cycles:Global Change and Human Imp

acts[M].Washing

ton,D C,USA:Island Press,2003:320.[4] 陈宝玉,刘世荣,葛剑平,等.川西亚高山针叶林土壤呼吸速率与不同土层温度的关系[

J].应用生态学报,2007,18(6):1219-

1224.[5] Raich J W,Tufekcioglu A.Vegetation and soil respiration:correlations and controls[J].Biogeochemistry,2000,48:71-90.[6] Kane E S,Valentine D W,Schuur E A G,et al.Soil carbon stabilization along climate and stand productivity 

gradients inblack sp

ruce forests of interior Alaska[J].Canadian Journal of Forest Research,2005,35:2118-2129.[7] Carter M S,Ambus P,Albert K R,et al.Effects of elevated atmospheric CO2,

prolonged summer drought and temperatureincrease on N2O and CH4fluxes in a temperate heathland[J].Soil Biology 

&Biochemistry,2011,43(8):1-11.[8] 王玲玲,孙志高,牟晓杰,等.黄河口滨岸潮滩湿地CO2、N2O和C

H4通量特征初步研究[J].草业学报,2011,20(3):51-61.

[9] 陈先江,王彦荣,侯扶江.草地生态系统温室气体排放机理及影响因素[J].草业科学,2011,28(5):722-728.[10] 武高林,杜国祯.青藏高原退化高寒草地生态系统恢复和可持续发展探讨[J].自然杂志,2007,29(3):159-

164.[11] Han J G,Zhang Y J,Wang 

C J,et al.Rangeland degradation and restoration management in China[J].The Rangeland Jour-nal,2008,30:233-

239.[12] IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change).Climate Change 2007:the Physical Science Basis:Summary 

for PolicyMakers[M].Cambridge,UK:Cambridge University 

Press,2007.[13] 于海英,许建初.气候变化对青藏高原植被影响研究综述[J].生态学杂志,2009,28(4):747-

754.9

72第21卷第6期草业学报2012年

[14] 岳广阳,赵林,赵拥华,等.青藏高原草地生态系统碳通量研究进展[J].冰川冻土,2010,32(1):166-174.[15] 秦大河,丁一汇,王绍武,等.中国西部生态环境变化与对策建议[J].地球科学进展,2002,17:314-319.[16] Bond-Lamberty B,Thomson A.A global database of soil respiration data[J].Biogeosciences,2010,7:1915-1926.[17] 肖胜生,董云社,齐玉春,等.草地生态系统土壤有机碳库对人为干扰和全球变化的响应研究进展[

J].地球科学进展,2009,24(10):1138-

1148.[18] Pei Z Y,Ouyang 

H,Zhou C P,et al.Carbon balance in an alpine steppe in the Qinghai-Tibet Plateau[J].Journal of Integra-tive Plant Biology

,2009,51(5):521-526.[19] 许鹏.草地资源调查规划学[

M].北京:中国农业出版社,2000.[20] 李凌浩,陈佐忠.草地生态系统碳循环及其对全球变化的响应I

.碳循环的分室模型、碳输入与贮量[J].植物学通报,1998,15(2):14-

22.[21] 鲍芳,周广胜.中国草原土壤呼吸作用研究进展[J].植物生态学报,2010,34(6):713-

726.[22] Li X D,Fu H,Guo D,et al.Partitioning soil respiration and assessing 

the carbon balance in a Setaria italica(L.)Beauv.cropland on the Loess Plateau,Northern China[J].Soil Biology 

&Biochemistry,2010,42:337-346.[23] 王建林,欧阳华,王忠红,等.青藏高原高寒草原生态系统植被碳密度分布规律及其与气候因子的关系[

J].植物资源与环境学报,2010,19(1):1-

7.[24] Yang Y H,Fang 

J Y,Ji C J,et al.Soil inorganic carbon stock in the Tibetan alpine grasslands[J].Global BiogeochemicalCy

cles,2010,24,doi:10.1029/2010GB003804.[25] Wang S P,Yang X X,Lin X W,et al.Methane emission by 

plant communities in an alpine meadow on the Qinghai-TibetanPlateau:a new experimental study of alpine meadows and oat pasture[J].Biology 

Letters,2009,5:535-538.[26] Li N,Wang G X,Yang Y,et al.Plant production,and carbon and nitrogen source pools,are strongly intensified by 

experi-mental warming in alpine ecosystems in the Qinghai-Tibet Plateau[J].Soil Biology 

Biochemistry,2011,43:942-953.[27] Zhao L,Li Y N,Xu S X,et al.Diurnal,seasonal and annual variation in net ecosystem CO2e

xchange of an alpine shrub landon Qinghai-Tibetan Plateau[J].Global Change Biology

,2006,12:1940-1953.[28] Cao G M,Xu X L,Long R J,et al.M ethane emissions by 

alpine plant communities in the Qinghai-Tibet Plateau[J].Biolo-gy 

Letters,2008,4(6):681-684.[29] Wang J F,Wang G X,Hu H C,et al.The influence of degradation of the swamp 

and alpine meadows on CH4and CO2fluxeson the Qing

hai-Tibetan Plateau[J].Environmental Earth Sciences,2010,60:537-548.[30] Wu G L,Liu Z H,Zhang L,et al.Long-term fencing 

improved soil properties and soil organic carbon storage in an alpineswamp 

meadow of western China[J].Plant and Soil,2010,332:331-337.[31] Chen H,Wu N,Yao S P,et al.Diurnal variation of methane emissions from an alpine wetland on the eastern edge of Qing

-hai-Tibetan Plateau[J].Environmental Monitoring 

and Assessment,2010,164:11-28.[32] Schlesinger W H,Jeffrey 

A A.Soil respiration and the global carbon cycle[J].Biogeochemistry,2000,48:7-20.[33] Shi P L,Sun X M,Xu L L,et al.Net ecosystem CO2exchange and controlling 

factors in a steppe-Kobresia meadow on theTibetan Plateau[J].Science in China(Ser.D,Earth Sciences),2006,49(Supp

.II):207-218.[34] Kato T,Tang 

Y H,Gu S,et al.Carbon dioxide exchange between the atmosphere and an alpine meadow ecosystem on theQinghai-Tibetan Plateau,China[J].Agricultural and Forest Meteorology

,2004,124:121-134.[35] 任继周,梁天刚,林慧龙,等.草地对全球气候变化的响应及其碳汇潜势研究[J].草业学报,2011,20(2):1-

22.[36] Kutzbach L,Wille C,Pfeiffer E M,et al.The exchange of carbon dioxide between wet arctic tundra and the atmosp

here atthe Lena River Delta,Northern Siberia[J].Biog

eosciences,2007,4:869-890.[37] Marchesini L B,Papale D,Reichstein M,et al.Carbon balance assessment of a natural steppe of southern Siberia by 

multipleconstraint approach[J].Biog

eosciences,2007,4:581-595.[38] Gu S,Tang 

Y H,Du M Y,et al.Short-term variation of CO2flux in relation to environment al controls in an alpine meadowon the Qinghai-Tibetan Plateau[J].Journal of Geophy

sical Research,2003,108:4670-4679.[39] 王杰,叶柏生,张世强,等.青藏高原东北部高寒草甸CO2通量变化特征[

J].冰川冻土,2011,33(3):646-653.[40] Bahn M,Knapp M,Garajova Z,et al.Root respiration in temperate mountain grasslands differing 

in land use[J].Global082ACTA PRATACULTURAE SINICA(2012)Vol.21,No.6

Change Biology

,2006,12:995-1006.[41] Karhu K,Fritze H,Kaihamalainen,et al.Temperature sensitivity 

of soil carbon fractions in boreal forest soil[J].Ecology,2010,91(2):370-

376.[42] 张金霞,曹广民,周党卫,等.高寒矮嵩草草甸大气-土壤-植被-动物系统碳素储量及碳素循环[

J].生态学报,2003,23(4):627-

634.[43] Bradford M A,Davies H A,Frey 

S D,et al.Thermal adaptation of soil microbial respiration to elevated temperature[J].E-cology 

Letters,2008,11:1316-1327.[44] Lin X W,Zhang Z H,Wang S P,et al.Response of ecosystem respiration to warming and grazing during the growing 

sea-sons in the alpine meadow on the Tibetan plateau[J].Agricultural and Forest Meteorology

,2011,151:792-802.[45] Cao G M,Tang Y H,Mo W H,et al.Grazing intensity 

alters soil respiration in an alpine meadow on the Tibetan plateau[J].SoilBiology 

&Biochemistry,2004,36:237-243.[46] Xu X L,Liu W,Kiely G.Modeling 

the change in soil organic carbon of grassland in response to climate change:Effects ofmeasured versus modelled carbon pools for initializing the Rothamsted Carbon model[J].Agriculture,Ecosystems and Envi-ronment,2011,140:372-

381.[47] Jassal R S,Black T A,Roy 

R,et al.Effect of nitrogen fertilization on soil CH4and N2O fluxes,and soil and bole respiration[J].Geoderma,2011,162:182-

186.[48] 李仁洪,涂利华,胡庭兴,等.模拟氮沉降对华西雨屏区慈竹林土壤呼吸的影响[J].应用生态学报,2010,21(7):1649-

1655.

[49] Jiang C M,Yu G R,Fang H J,et al.Short-term effect of increasing 

nitrogen deposition on CO2,CH4and N2O fluxes in analpine meadow on the Qinghai-Tibetan Plateau,China[J].Atmosp

heric Environment,2010,44:2920-2926.[50] Bowden R,Davidson E,Savage K,et al.Chronic nitrogen additions reduce total soil respiration and microbial resp

iration intemperate forest soils at the Harvard Forest[J].Forest Ecology 

and Management,2004,196:43-56.[51] Zak D R,Holmes W E,Burton A J,et al.Simulated atmospheric NO3-deposition increases soil organic matter by 

slowingdecomposition[J].Ecological App

lications,2008,18:2016-2027.[52] 詹力扬,陈立奇.海洋N2O的研究进展[

J].地球科学进展,2006,21(3):269-277.[53] Fluckiger J,Dallenbach A,Blunier T,et al.Variations in atmospheric N2O concentration during 

abrupt climate changes[J].Science,1999,285:227-

230.[54] Liu L L,Greaver T L.A review of nitrogen enrichment effects on three biogenic GHGs:the CO2sink may be largely 

offsetby stimulated N2O and CH4emission[J].Ecology 

Letters,2009,12:1103-1117.[55] Prieme S C.Natural perturbations,drying-wetting and freezing-thawing 

cycles and the emission of nitrous oxide,carbon di-oxide and methane from farmed organic soils[J].Soil Biology 

and Biochemistry,2001,33:2083-2091.[56] Edwards A C,Cresser M S.Freezing 

and its effect on chemical and biological properties of soil[J].Advances in Soil Science,1992,18:59-

79.[57] Sharma S,Szele Z,Schilling 

R,et al.Influence of freeze-thaw stress on the structure and function of microbial communitiesand denitrifying 

populations in soil[J].Applied and Environmental Microbiology,2006,72(3):2148-2154.[58] Groffman P G,Hardy 

J P,Driscoll C T,et al.Snow depth,soil freezing,and fluxes of carbon dioxide,nitrous oxide andmethane in a northern hardwood forest[J].Global Change Biology

,2006,13:1748-1760.[59] Petersen S O,Mutegi J K,Hansen E M,et al.Tillage effects on N2O emissions as influenced by 

a winter cover crop[J].SoilBiology 

&Biochemistry,2011,43:1509-1517.[60] Stehfest E,Bouwman L.N2O and NO emission from agricultural fields and soils under natural vegetation:summarizing 

avail-able measurement data and modeling of global annual emissions[J].Nutrient Cycling in Agroecosystems,2006,74:207-228.[61] 杜岩功,曹广民,邓永翠,等.金露梅灌丛草甸氧化亚氮排放特征及冻融交替的影响研究[

J].山地学报,2009,27(6):688-

697.[62] Pei Z Y,Ouyang 

H,Zhou C P,et al.N2O exchange within a soil and atmosphere profile in alpine grasslands on the Qinghai-Xizang

[J].Plateau Acta Botanica Sinica,2004,46(1):20-28.1

82第21卷第6期

草业学报2012年

[63] 王德宣.若尔盖高原泥炭沼泽二氧化碳、甲烷和氧化亚氮排放通量研究[J].湿地科学,2010,8(3):220-224.[64] 万运帆,李玉娥,高清竹,等.夏季放牧强度对藏北草原温室气体排放的影响[J].草业科学,2010,27(11):1-

6.[65] Hu Y G,Chang X F,Lin X W,et al.Effects of warming and grazing 

on N2O fluxes in an alpine meadow ecosystem on theTibetan plateau[J].Soil Biology 

&Biochemistry,2010,42:944-952.[66] Houghton J T,Ding 

Y,Griggs D J,et al.Climate Change 2001:The Scientific Basis[M],Cambridge:Cambridge Universi-ty 

Press,2001,239-287.[67] Forster P,Ramaswamy 

V,Artaxo P,et al.Methane soil-vegetation-atmosphere fluxes in tropical ecosystems[J].Intercien-cia,2007,32(1):30-

34.[68] Keppler F,Hamilton J T,Brass M,et al.Methane emissions from terrestrial p

lants under aerobic conditions[J].Nature,2006,439:187-

191.[69] Khalil M A K.Atmospheric Methane:Its Role in the Global Environment[M].Berlin:Springer,2000:1-8.[70] 冯虎元,程国栋,安黎哲.微生物介导的土壤甲烷循环及全球变化研究[J].冰川冻土,2004,26(4):411-419.[71] 金会军,程国栋,徐柏青,等.青藏高原花石峡冻土站高寒湿地CH4排放研究[J].冰川冻土,1998,20(2):45-47.[72] Allard V,Soussana J F,Falcimagne R,et al.The role of grazing management for the net biome productivity 

and greenhousegas budget(CO2,N2O and CH4)of semi-natural grassland[J].Agriculture,Ecosystems and Environment,2007,121:47-58.

[73] 杜睿,陈冠雄.不同放牧强度对草原生态系统N2O和C

H4排放通量的影响[J].河南大学学报(自然科学版),1997,27(2):79-

85.[74] Hirota M,Tang Y H,Hu Q W,et al.The potential importance of grazing 

to the fluxes of carbon dioxide and methane in analp

ine wetland on the Qinghai-Tibetan Plateau[J].Atmospheric Environment,2005,39:5255-5259.[75] 齐玉春,董云社,杨小红,等.放牧对温带典型草原含碳温室气体CO2、

CH4通量特征的影响[J].资源科学,2005,27(2):103-

109.[76] Conrad R.The global methane cycle:recent advances in understanding 

the microbial processes involveded[J].EnvironmentalMicrobiology 

Reports,2009,1(5):285-292.[77] Keppler F,Hamilton J T G,Mc Roberts W C,et al.Methoxyl groups of plant pectin as a precursor of atmosp

heric methane:evidence from deuterium labelling 

studies[J].New Phytologist,2008,178(4):808-814.[78] Crutzen P J,Sanhueza E,Brenninkmeijer C A M.Methane production from mixed tropical savanna and forest veg

etation inVenezuela[J].Atmospheric Chemistry 

and Physics Discussions,2006,6:3093-3097.[79] Wang Z P,Han X G,Wang 

G G,et al.Aerobic methane emission from plants in the Inner Mongolia steppe[J].Environ-mental Science and Technology

,2008,42(1):62-68.[80] Lashof D A.The dynamic greenhouse:feedback processes that may 

influence future concentrations of atmospheric trace gasesand climate change[J].Nature Climate Chang

e,1989,14:213-242.[81] 张金屯.全球气候变化对自然土壤碳、氮循环的影响[J].地理科学,1998,18(5):463-

471.[82] Luo Y Q,Zhou 

X H.土壤呼吸与环境[M].姜丽芬,曲来叶,周玉梅,等译.北京:高等教育出版社,2006.[83] 方精云,刘国华,徐嵩龄.中国陆地生态系统的碳库[

A].见:王庚辰,温玉璞.温室气体浓度和排放检测及相关过程[C].北京:中国环境科学出版社,1996:109-

128.[84] 王根绪,程国栋,沈永平.青藏高原草地土壤有机碳库及其全球意义[J].冰川冻土,2002,24(6):693-

700.[85] Davidson E A,Janssens I A.Temperature sensitivity 

of soil carbon decomposition and feedbacks to climate change[J].Na-ture,2006,440:165-

173.[86] Wan S Q,Xia J Y,Liu W X,et al.Photosynthetic overcompensation under nocturnal warming 

enhances grassland carbon se-questration[J].Ecology

,2009,90(10):2700-2710.[87] 周晓宇,张称意,郭广芬.气候变化对森林土壤有机碳贮藏影响的研究进展[J].应用生态学报,2010,21(7):1867-1874.[88] Anderson J M.Soil and climate change[J].Advances in Ecolog

ical Research,1992,22:188-210.[89] Welker J M,Fahnestock J T,Henry 

G H R,et al.CO2exchange in three Canadian High Arctic ecosystems:response tolong-term experimental warming[J].Global Change Biology

,2004,10:1981-1995.282ACTA PRATACULTURAE SINICA(2012)Vol.21,No.6

[90] Day T D,Ruhland C T,Xiong F S.Warming 

increases aboveground plant biomass and C stocks in vascular-plant-dominatedAntarctic tundra[J].Global Change Biology

,2008,14:1827-1843.[91] Sardans J,Pe uelas J,Estiarte M,et al.Warming 

and drought alter C and N concentration,allocation and accumulation in aMediterranean shrubland[J].Global Change Biology

,2008,14:2304-2316.[92] Wan Y F,Erda L,Xiong W,et al.Modeling 

the impact of climate change on soil organic carbon stock in upland soils in the21st century 

in China[J].Agriculture,Ecosystems and Environment,2011,141:23-31.[93] Niu S L,Sherry 

R A,Zhou X H,et al.Nitrogen regulation of the climate-carbon feedback:evidence from a long-term globalchange experiment[J].Ecology

,2010,91(11):3261-3273.[94] Yang Y H,Fang J Y,Tang 

Y H,et al.Storage,patterns and controls of soil organic carbon in the Tibetan grasslands[J].Global Change Biology

,2008,14:1592-1599.[95] 陶贞,沈承德,高全洲,等.高寒草甸土壤有机碳储量及其垂直分布特征[J].地理学报,2006,21(7):720-

728.[96] Liu X D,Chen B D.Climatic warming in the Tibetan Plateau during 

recent decades[J].International Journal of Climatology,2000,20(14):1729-

1742.[97] Thompson L G,Yao T,Mosley-Thompson E,et al.A hig

h-resolution millennial record of the South Asian Monsoon fromHimalay

an ice cores[J].Science,2000,289:1916-1919.[98] 李东,黄耀,吴琴,等.青藏高原高寒草甸生态系统土壤有机碳动态模拟研究[J].草业学报,2010,19:160-

168.[99] Luo C Y,Xu G P,Chao Z G,et al.Effect of warming and grazing on litter mass loss and temperature sensitivity 

of litter anddung 

mass loss on the Tibetan plateau[J].Global Change Biology,2010,16(5):1606-1617.[100] 董云社,齐玉春,耿元波.草地生态系统过程研究[A].见:陈泮勤.地球系统碳循环[C].北京:科学出版社,2004:249.[101] Mapfumo E,Naeth M A,Baron V S,et al.Grazing 

impacts on litter and roots:perennial versus annual grasses[J].Journalof Range Manag

ement,2002,55:16-22.[102] Schumana G E,Janzenb H H,Herrick J E.Soil carbon dynamics and potential carbon sequestration by 

rangelands[J].En-vironmental Pollution,2002,116:391-

396.[103] Fernandeza D P,Neff J C,Reynolds R L.Biogeochemical and ecological impacts of livestock grazing 

in semi-arid southeast-ern Utah,USA[J].Journal of Arid Environments,2008,72:777-

791.[104] Luo C Y,Xu G P,Wang Y F,et al.Effects of grazing and experimental warming 

on DOC concentrations in the soil solutionon the Qinghai-Tibet Plateau[J].Soil Biology 

&Biochemistry,2009,41:2493-2500.[105] Wang G X,Qian J,Cheng 

G D,et al.Soil organic carbon pool of grassland soils on the Qinghai-Tibetan Plateau and itsglobal imp

lication[J].The Science of the Total Environment,2002,291:207-217.[106] Wang 

Y F,Fu B J,LüY H,et al.Effects of vegetation restoration on soil organic carbon sequestration at multiple scales insemi-arid Loess Plateau,China[J].Catena,2011,85:58-

66.[107] Zhou Z Y,Li F R,Chen S K,et al.Dynamics of vegetation and soil carbon and nitrog

en accumulation over 26years undercontrolled grazing 

in a desert shrubland[J].Plant and Soil,2011,1341:257-268.[108] Piao S L,Fang J Y,He J S.Variations in vegetation net primary production in the Qinghai-Xizang 

Plateau,China,from1982to 1999[J].Climatic Chang

e,2006,74:253-267.[109] 裴志永,周才平,欧阳华,等.青藏高原高寒草原区域碳估测[J].地理研究,2010,29(11):102-

110.[110] Li Z Q,Yu G R,Xiao X M,et al.Modeling gross primary 

production of alpine ecosystems in the Tibetan Plateau usingMODIS images and climate data[J].Remote Sensing 

of Environment,2007,107:510-519.[111] Fu G,Shen Z X,Zhang X Z,et al.Modeling gross primary productivity 

of alpine meadow in the northern Tibet Plateau byusing 

MODIS images and climate data[J].Acta Ecologica Sinica,2010,30:264-269.[112] Zhang Y Q,Tang Y H,Jiang J,et al.Characterizing 

the dynamics of soil organic carbon in grasslands on the Qinghai-Ti-betan Plateau[J].Science in China Series D:Earth Sciences,2007,50:113-

120.[113] Tan K,Ciais P,Piao S L,et al.Application of the ORCHIDEE global veg

etation model to evaluate biomass and soil carbonstocks of Qinghai-Tibetan grasslands[J].Global Biogeochemical Cy

cles,2010,24:1-12.[114] Ni J.A simulation of biomes on the tibetan plateau and their responses to global climate chang

e[J].Mountain Research and3

82第21卷第6期草业学报2012年

Develop

ment,2000,20(1):80-89.[115] Zhuang Q,He J,Lu Y,et al.Carbon dynamics of terrestrial ecosystems on the Tibetan Plateau during 

the 20th century:ananalysis with a process-based biogeochemical model[J].Global Ecology 

And Biogeography,2010,19:649-662.[116] Luo T X,Li W H,Zhu H Z.Estimated biomass and productivity 

of natural vegetation on the Tibet Plateau[J].EcologicalApp

lications,2002,12:980-997.[117] 周才平,欧阳华,曹宇,等.“一江两河”中部流域植被净初级生产力估算[J].应用生态学报,2008,19:1071-1076.[118] 张永强,唐艳鸿,姜杰.青藏高原草地生态系统土壤有机碳动态特征[J].中国科学D辑地球科学,2006,36(12):1140-

1147.

[119] Wang Y H,Zhou G S,Wang Y H.Modeling responses of the meadow steppe dominated by 

Leymus chinensis to climatechange[J].Climatic Chang

e,2007,82:437-452.[120] Zhou G S,Jia B R,Han G X,et al.Toward a general evaluation model for soil resp

iration(GEMSR)[J].Science in ChinaSeries C:Life Sciences,2008,51:254-

262.[121] 毛留喜,孙艳玲,延晓冬.陆地生态系统碳循环模型研究概述[J].应用生态学报,2006,17(11):2189-

2195.[122] Bardgett R D,Freeman C,Ostle N J.Microbial contributions to climate change through carbon cy

cle feedbacks[J].TheISME Journal,2008,2:805-

814.[123] Cruz-Martínez K,Suttle K B,Brodie E L,et al.Despite strong 

seasonal responses,soil microbial consortia are more resili-ent to long-term changes in rainfall than overlying 

grassland[J].The ISME Journal,2009,3:738-744.[124] 高清竹,万运帆,李玉娥,等.基于C

ASA模型的藏北地区草地植被净第一性生产力及其时空格局[J].应用生态学报,2007,18(11):2526-

2532.[125] 王景升,张宪洲,赵玉萍,等.羌塘高原高寒草地生态系统生产力动态[J].应用生态学报,2010,21:1400-1404.[126] 李树德,程国栋.青藏高原冻土图[

Z].兰州:甘肃文化出版社,1996.[127] Christensen T R,Johansson T,Kerman H J,et al.Thawing 

sub-arctic permafrost:Effects on vegetation and methane e-missions[J].Geophy

sical Research Letters,2004,31:L04501.[128] 张凡,祁彪,温飞,等.不同利用程度高寒干旱草地碳储量的变化特征分析[J].草业学报,2011,20(4):11-18.[129] Mikan C J,Schimel J P,Doyle A P.Temperature controls of microbial resp

iration in arctic tundra soils above and belowfreezing[J].Soil Biology 

&Biochemistry,2002,34:1785-1795.[130] Feng 

X J,Nielsen L L,Simpson M J.Responses of soil organic matter and microorganisms to freeze-thaw cycles[J].SoilBiology 

&Biochemistry,2007,39:2027-2037.[131] Hubbard R M,Ryan M G,Elder K,et al.Seasonal patterns in soil surface CO2f

lux under snow cover in 50and 300yearold subalpine forests[J].Biogeochemistry

,2005,73:93-107.[132] Monson R K,Sparks J P,Rosenstiel T N,et al.Climatic influences on net ecosystem CO2exchange during 

the transitionfrom wintertime carbon source to springtime carbon sink in a high-elevation,subalpine forest[J].Oecologia,2005,146:130-

147.[133] 杨红露,秦纪洪,孙辉.冻融交替对土壤CO2及N2O释放效应的研究进展[J].土壤,2010,42(4):526-525.[134] 葛全胜,戴君虎,郑景云.物候学研究进展及中国现代物候学面临的挑战[J].中国科学院,2010,25(3):310-316.[135] Yu H Y,Luedeling E,Xu J C.Winter and spring warming result in delayed spring phenology 

on the Tibetan Plateau[J].PNAS,2010,107(51):22151-

22156.[136] Chen H,Zhu Q,Wu N,et al.Delayed spring phenology on the Tibet Plateau may 

also be attributable to other factors thanwinter and spring 

warming[J].PNAS,2011,108(19):93.[137] Shen M G.Spring phenology was not consistently related to winter warming 

on the Tibet Plateau[J].PNAS,2011,108(19):91-

92.[138] Yi S H,Zhou Z Y.Increasing contamination might have delayed spring phenology 

on the Tibet Plateau[J].PNAS,2011,108(19):94.

[139] Yuste J C,Janssens I A,Carrara A,et al.Annual Q10o

f soil respiration reflects plant phonological patterns as well as tem-perature sensitivity[J].Global Change Biology

,2004,10:161-169.482ACTA PRATACULTURAE 

SINICA(2012)Vol.21,No.6

[140] Piao S L,Ciais P L,Friedlingstein P,et al.Net carbon dioxide losses of northern ecosystems in resp

onse to autumn war-ming

[J].Nature,2008,451:49-52.Advance in studies of carbon cycling 

on alpine grasslands of the Qinghai-Tibetan PlateauQIN Yu1,

2,YI Shu-hua1,

2,LI Nai-jie1,

2,REN Shi-long1,

2,WANG Xiao-yun1,

2,CHEN Jian-j

un1,

(1.Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute,Chinese Academy 

ofSciences,Lanzhou 730000,China;2.State Key Laboratory 

of CryosphereSciences,Lanzhou 

730000,China)Abstract:The Qinghai-Tibetan Plateau is susceptible to climate change and anthropogenic perturbation,dueto its fragile ecosystems which play a vital role in mediating future global carbon cycling.To enhance our un-derstanding of the carbon cycling of alpine grassland on the Qinghai-Tibetan Plateau,green-house gases emis-sions,changes of soil carbon pools,and modeling applications were reviewed in the context of global change,nitrogen deposition and human disturbances,based on research over the last decade.Generally,most attentionhas been focused on alpine steppe,alpine meadow,shrubland meadow steppe,swamp meadow and alpine wet-land.Additionally,The mechanism of greenhouse gas emissions and the shift between source and sink of alpinegrassland are summarised.Rising temperatures,grazing activity and nitrogen deposition all exerted significantimpacts on greenhouse gas emissions and carbon cycling.However,the responses of carbon cycling to simulta-neous changes of these factors is still unknown.On the basis of vegetation type,most recent carbon cyclingmodels failed to incorporate the modulation between biotic and abiotic factors and their relationships.Finally,itwas noted that the following four areas required special attention in future studies:1)greenhouse gas emissionsin the course of freeze and thaw cycles;2)soil respiration observation during non-growing seasons;3)coupledstudy on carbon cycling with plant phenology;and 4)the development of some suitable carbon cycling modelsfor alp

ine grassland.Key 

words:the Qinghai-Tibetan Plateau;alpine grassland ecosystem;carbon cycling5

82第21卷第6期草业学报2012年

相关主题