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根系是植物吸收土壤水分和养分的重要器官。细根作为植物根系统中最活跃的部分,通过不断的生长、死亡、周转和分解过程参与生态系统的物质交换和能量流动,驱动生态系统的碳氮循环,是土壤碳库的主要来源。而土壤是陆地生态系统中最大的碳库,土壤碳库微小的变化都有可能影响到全球碳循环过程。青藏高原高寒草甸是气候变化的敏感区域,其变暖速度高于全球平均水平,研究该地区细根季节动态、功能性状、分解规律对实验增温的响应规律对于揭示未来气候变化背景下高寒草甸地下碳循环过程具有重要意义。本研究采用了整合分析和野外控制实验相结合的方法,利用整合分析揭示了实验增温对根系生物量(根系总生物量、粗根生物量、细根生物量、根冠比)的影响,并探讨了增温幅度、增温年限、增温方式的影响,以及根系生物量对增温的响应与本底环境条件(生态系统类型、年平均气温、年降水量、干旱指数)的关系;同时,选取青藏高原东缘的四川若尔盖高寒湿地生态系统国家野外科学观测研究站作为野外实验站点,对高寒草甸生态系统开展实验增温(对照;增高温>2℃;增低温<2℃)控制实验。本研究通过微根窗法对高寒草甸细根季节动态(生产量、死亡量、现存量和周转速率)进行监测,通过土钻法对高寒草甸细根功能性状进行研究,通过埋袋法对高寒草甸四种功能群代表植物细根进行野外分解,较为完整系统地对高寒草甸地下根系过程进行了观测研究,以明晰高寒草甸地下细根不同过程对实验增温的响应规律及主要调控机制,可为气候变暖背景下土壤碳动态和生态系统过程的变化提供理论依据。本研究主要结果如下:(1)通过野外增温模拟实验对植物细根功能性状进行研究,结果表明增温处理不仅显著增加了地下生物量、地下净初级生产力,还提高了群落水平的细根比根长、比根面积以及根长密度,但实验增温降低了细根平均直径和组织密度,研究结果符合根系经济谱,表明实验增温导致高寒草甸植物的响应策略由资源保守型策略转向资源获取型策略。此外,研究结果发现随着实验增温幅度的增加,细根功能性状之间的关联性变得更加紧密,表明植物细根可以通过表型可塑性来适应变化的环境。(2)通过对不同土层深度(0-10cm,10-20cm,20-40cm)的细根功能性状进行研究,发现土层深度是影响细根功能性状的重要空间因素。随着土壤深度的增加,细根功能性状从资源保守型向资源获取型转变,但不同土层深度细根功能性状变异调节机制并不一致。在土壤表层细根主要通过功能性状之间权衡关系响应资源变化,在下层土壤中,细根功能性状变异主要受到土壤水分和养分的调控。(3)通过整合分析的方法从151篇已发表的国内外论文中共收集到611组数据,结果表明实验增温使细根生物量显著增加8.87%,而对根系总生物量、粗根生物量、根冠比没有显著影响;中等强度增温(1–2℃)使得细根生物量和根冠比分别提高14.57%和23.63%;中短期增温实验(<5年)对细根生物量具有促进作用,而长期增温实验(≥5年)则使细根生物量有降低的趋势;开顶箱增温和红外辐射增温分别使细根生物量显著提高了17.50%和12.16%,而电缆加热增温使细根生物量和粗根生物量显著降低了23.44%和43.23%;不同生态系统类型对于增温响应不一致,实验增温使苔原生态系统细根生物量显著提高了21.03%,此外,细根生物量对实验增温的响应与本底环境有关,结果表明细根死亡量与年平均气温、年降水量、干旱指数均呈显著负相关关系,这意味着增温对细根生物量的促进作用在干旱地区更加明显。(4)通过分析2018-2020年高寒草甸细根季节动态,发现实验增温显著提高2019年(未受扰动年份)不同土层深度的细根现存量、生产量、死亡量。2019年5-7月细根生产量、现存量保持持续升高,这与地上凋落物的输入以及土壤养分含量有关。此外,增温显著提高了生长季初期(5月)的细根生物量说明实验增温能够使高寒草甸细根物候提前。实验增温效应在土壤表层最为明显这可能与土壤资源有效性随土层深度增加而降低有关。(5)通过分析2018年与2020年(扰动年份)生长季细根动态发现淹水事件对高寒草甸生态系统具有直接的影响,显著降低了高寒草甸细根生产量、现存量,同时使细根的死亡量显著提高。此外,淹水事件通过改变高寒草甸生态系统的植物组成,提高了禾本科和豆科植物在群落中的占比,进而对淹水事件下一年(2019年)的细根生产量、现存量、死亡量等产生间接影响。对比2017-2020年四年间对照处理与实验增温处理的细根生产量、现存量,发现相比于其他年份,2019年实验增温处理显著提高细根生产量、现存量,这表明淹水事件放大了细根季节动态对实验增温的响应。(6)通过对高寒草甸四种植物功能群细根(<0.05mm)进行野外分解实验发现分解时间以及功能群植物物种对细根分解具有显著影响。实验增温虽然并未显著影响高寒草甸不同功能群代表植物细根分解,但分解一年实验结果表明实验增温对杂类草(葛缕子)和豆科(甘肃棘豆)细根分解具有促进作用,而对禾本科(垂穗披碱草)和莎草科(苔草)细根分解无影响,这可能与物种自身细根特性有关。高寒草甸不同植物功能群代表植物细根分解具有明显的阶段性,具体表现为第一阶段分解速率大于第二阶段,这与四种物种根系初始化学成分组成有关。