研究背景

青藏高原作為全球變化敏感區(qū)和放大器，近幾十年來(lái)增溫幅度顯著高于全球平均水平，其生態(tài)系統(tǒng)水熱格局和碳循環(huán)過(guò)程正在發(fā)生深刻變化。土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)向大氣釋放CO?的主要途徑，其強(qiáng)度及變化直接影響生態(tài)系統(tǒng)碳收支，并關(guān)系到氣候變化背景下陸地碳循環(huán)反饋的準(zhǔn)確評(píng)估。然而，在氣候敏感的色季拉山，土壤CO?通量（FCO?) 如何在日尺度上響應(yīng)溫度與水分的耦合作用？海拔梯度是否真的像傳統(tǒng)理論預(yù)期的那樣，導(dǎo)致通量單調(diào)下降？這些問(wèn)題仍待解答。

近期，西藏農(nóng)牧大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合河海大學(xué)等團(tuán)隊(duì)以青藏高原色季拉山為研究對(duì)象，開(kāi)展了為期兩年的原位高頻觀(guān)測(cè)研究。其成果發(fā)表于知名期刊 《Forests》（2026），研究結(jié)果揭示了色季拉山FCO?非單調(diào)的海拔分布格局及其背后的溫度主導(dǎo)與水分閾值驅(qū)動(dòng)機(jī)制，為優(yōu)化高寒生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型及精準(zhǔn)評(píng)估氣候變暖背景下的碳反饋效應(yīng)提供了重要的科學(xué)支撐與數(shù)據(jù)支持。

圖1.研究區(qū)域。

研究方法

研究設(shè)計(jì)：研究區(qū)位于青藏高原色季拉山東南部，設(shè)置了5個(gè)代表性樣地，海拔分別為3000、3300、3600、3900 和4200 m，盡可能保持坡向、坡度和地形位置的一致性，以提高不同海拔樣地之間的可比性；

監(jiān)測(cè)指標(biāo)： 日尺度FCO?、大氣溫度 (Ta)、相對(duì)濕度 (RH)、土壤溫度 (ST, 0-10 cm) 以及土壤體積含水量 (SW)、土壤有機(jī)碳（SOC）本底調(diào)查；

數(shù)據(jù)分析：綜合運(yùn)用線(xiàn)性混合效應(yīng)模型解析溫度與水分的主效應(yīng)及交互作用、分段回歸識(shí)別土壤水分對(duì) CO?通量的非線(xiàn)性閾值，并通過(guò)多元回歸與模型比較量化溫度和水分因子的相對(duì)貢獻(xiàn)及其海拔梯度變化；

值得一提的是，研究團(tuán)隊(duì)選擇PS-9000便攜式土壤碳通量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)（北京理加聯(lián)合科技有限公司）結(jié)合紅外氣體分析儀，對(duì)各觀(guān)測(cè)樣地的FCO?進(jìn)行原位測(cè)定。為保證測(cè)定精度與數(shù)據(jù)可靠性，每個(gè)樣地均布設(shè)3個(gè)永久PVC 土環(huán)（內(nèi)徑 20 cm，高度 15 cm），將其垂直插入土壤 12 cm深處，地表保留3 cm 外露段，以此有效降低側(cè)向氣體泄漏，并確保測(cè)量呼吸室與土環(huán)之間密封嚴(yán)密、數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

圖6.沿海拔梯度變化的土壤水分閾值（θ）及其對(duì)FCO?的調(diào)控作用。

表1.水熱因素的線(xiàn)性混合效應(yīng)模型（LIFE）和標(biāo)準(zhǔn)化固定效應(yīng)估計(jì)值的比較。

研究發(fā)現(xiàn)

?兩年觀(guān)測(cè)結(jié)果顯示，F(xiàn)CO?呈單峰型季節(jié)動(dòng)態(tài)與顯著的非單調(diào)空間格局；

?累積碳排放同樣呈現(xiàn)穩(wěn)定非單調(diào)格局；

?LIFE表明，氣溫是最穩(wěn)定的正向驅(qū)動(dòng)因子；

?FCO?對(duì)水分的響應(yīng)具有明顯閾值特征；

?溫度因子解釋的變異遠(yuǎn)大于水分因子，且熱驅(qū)動(dòng)因子的相對(duì)重要性隨海拔升高而增大。

結(jié)語(yǔ)

該研究采用原位高頻自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，結(jié)合色季拉山的海拔梯度觀(guān)測(cè)，成功捕捉到了FCO?非單調(diào)的海拔分布規(guī)律。研究還證實(shí)其形成機(jī)制也并非由單一溫度因子決定，而是表現(xiàn)為溫度主導(dǎo)、水分閾值調(diào)節(jié)的協(xié)同控制。尤其值得關(guān)注的是，高海拔地區(qū)在適宜水分條件下并不一定是土壤碳釋放的低值區(qū)，反而可能在未來(lái)持續(xù)增溫背景下表現(xiàn)出更強(qiáng)的碳損失風(fēng)險(xiǎn)。這一發(fā)現(xiàn)不僅深化了我們對(duì)青藏高原山地土壤呼吸過(guò)程的認(rèn)識(shí)，也提示在未來(lái)區(qū)域碳循環(huán)評(píng)估與氣候變化響應(yīng)預(yù)測(cè)中，必須更加重視高海拔生態(tài)系統(tǒng)潛在的碳反饋效應(yīng)。