[野外样地]海北高寒草地土壤全剖面增温控制实验

海北高寒草地土壤全剖面增温样地介绍

高寒草地土壤全剖面增温控制实验位于中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站（以下简称“海北站”），海北站地处于青藏高原东北隅的青海省海北州门源县境内（37°29′-37°45′N，101°12′-101°23′E，海拔3250m）。海北站地处内陆腹地，属于典型的高原大陆性气候，一年中无明显的四季之分，暖季短暂而凉爽，冷季寒冷而漫长。年均温为－1.7℃，年降水量为582.1mm（其中80%分布于植物生长季的5-9月）。土壤为草毡寒冻雏形土，有机质含量丰富，为异针茅（Stipa aliena）、垂穗披碱草（Elymus nutans）、麻花艽（Gentiana straminea）、高山豆（Tibetia himalaica）、矮嵩草（Kobresia humilis）等草本植物占优势的高寒草甸。

全剖面增温控制实验已经于2018年6月正式开始运行。本控制实验的目标是将1m深（此处土壤发育较晚，因此土层仅有1m深，1m以下为岩石层）的土壤剖面增温4℃。有4对直径为3.5m的圆形样方，其中一个为增温，另一个为对照。在每个样方都有20根铁管环绕组成。其中在加热的样方，加热电缆被放置在铁管中（缝隙用细沙填满），同时为了补偿地表热量的丢失，还在5cm土壤深度，放置了直径为1m和2m的加热电缆；对照样方，只在铁管内填充细沙。增温的电力供应是通过硅可控整流器调控的（整流器是通过实时电压转换装置被CR1000数据采集器控制）。表层增温控制是根据分布在土壤深度为5、10、20cm的热敏电阻，增温与对照之间的温度差异控制的。1m深的深层土壤增温控制是根据在分布在土壤深度为30、40、60、80、100cm的热敏电阻，增温与对照之间的温度差异控制的。样地示意图如下图所示。

CR1000数据采集器设定为每10分钟记录一次土壤的温度和水分含量。温度传感器的深度为5、10、20、30、40、60、80、100cm，距离样方中心点为0.75m。水分传感器（Delta-T，UK）的深度为10、20、30、40、60、100cm，同样在距离样方中心为0.75m的圆上，离温度传感器距离为0.2m。两个土壤呼吸环，一个浅环（总的土壤呼吸，直径20cm,地上部5cm,地下部5cm），一个深环（异氧呼吸，直径20cm,地上部5cm,地下部65cm），都放置在直径为1.1m的圆上，相距0.2m。目前样方示意图如下图所示。

   未来，我们还将在不同土壤深度埋设不锈钢管气井，定期抽气测定CO2浓度和碳同位素丰度，同时在不同土壤深度埋设土壤溶液采样器,定期采集土壤水溶液测定其元素含量(DOC、DON、DIC、DIN等)。每隔两年，通过打土钻采集土壤样品，物理分组后，测定理化性质和微生物等指标。整个实验的主要目的是研究不同深度和组分的土壤有机碳动态对增温的响应机理。

文字：陈迎

图片和示意图：陈迎

编辑：陈迎

审核：朱彪