土壤呼吸 | 色季拉山两年观测：揭示土壤呼吸海拔分布新规律

研究背景

青藏高原作为全球变化敏感区和放大器，近几十年来增温幅度显著高于全球平均水平，其生态系统水热格局和碳循环过程正在发生深刻变化。土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放CO?的主要途径，其强度及变化直接影响生态系统碳收支，并关系到气候变化背景下陆地碳循环反馈的准确评估。然而，在气候敏感的色季拉山，土壤CO?通量（FCO?) 如何在日尺度上响应温度与水分的耦合作用？海拔梯度是否真的像传统理论预期的那样，导致通量单调下降？这些问题仍待解答。

近期，西藏农牧大学研究团队联合河海大学等团队以青藏高原色季拉山为研究对象，开展了为期两年的原位高频观测研究。其成果发表于知名期刊 《Forests》（2026），研究结果揭示了色季拉山FCO?非单调的海拔分布格局及其背后的温度主导与水分阈值驱动机制，为优化高寒生态系统碳循环模型及精准评估气候变暖背景下的碳反馈效应提供了重要的科学支撑与数据支持。

图1.研究区域。

研究方法

研究设计：研究区位于青藏高原色季拉山东南部，设置了5个代表性样地，海拔分别为3000、3300、3600、3900 和4200 m，尽可能保持坡向、坡度和地形位置的一致性，以提高不同海拔样地之间的可比性；

监测指标： 日尺度FCO?、大气温度 (Ta)、相对湿度 (RH)、土壤温度 (ST, 0-10 cm) 以及土壤体积含水量 (SW)、土壤有机碳（SOC）本底调查；

数据分析：综合运用线性混合效应模型解析温度与水分的主效应及交互作用、分段回归识别土壤水分对 CO?通量的非线性阈值，并通过多元回归与模型比较量化温度和水分因子的相对贡献及其海拔梯度变化；

值得一提的是，研究团队选择PS-9000便携式土壤碳通量自动测量系统（北京理加联合科技有限公司）结合红外气体分析仪，对各观测样地的FCO?进行原位测定。为保证测定精度与数据可靠性，每个样地均布设3个永久PVC 土环（内径 20 cm，高度 15 cm），将其垂直插入土壤 12 cm深处，地表保留3 cm 外露段，以此有效降低侧向气体泄漏，并确保测量呼吸室与土环之间密封严密、数据稳定。

图6.沿海拔梯度变化的土壤水分阈值（θ）及其对FCO?的调控作用。

表1.水热因素的线性混合效应模型（LIFE）和标准化固定效应估计值的比较。

研究发现

?两年观测结果显示，FCO?呈单峰型季节动态与显著的非单调空间格局；

?累积碳排放同样呈现稳定非单调格局；

?LIFE表明，气温是最稳定的正向驱动因子；

?FCO?对水分的响应具有明显阈值特征；

?温度因子解释的变异远大于水分因子，且热驱动因子的相对重要性随海拔升高而增大。

结语

该研究采用原位高频自动监测技术，结合色季拉山的海拔梯度观测，成功捕捉到了FCO?非单调的海拔分布规律。研究还证实其形成机制也并非由单一温度因子决定，而是表现为温度主导、水分阈值调节的协同控制。尤其值得关注的是，高海拔地区在适宜水分条件下并不一定是土壤碳释放的低值区，反而可能在未来持续增温背景下表现出更强的碳损失风险。这一发现不仅深化了我们对青藏高原山地土壤呼吸过程的认识，也提示在未来区域碳循环评估与气候变化响应预测中，必须更加重视高海拔生态系统潜在的碳反馈效应。