研究背景

全球變暖影響生態系統的碳交換，進而改變陸地生態系統的碳匯能力。青藏高原由于面積巨大和碳儲量較高，這使得青藏高原對氣候變暖尤為敏感，成為研究生態系統碳循環對氣候變暖響應的理想區域。然而，以往的實驗更多集中在對土壤表層加溫，忽略了更深層土壤對變暖的響應，生態系統碳通量對整個土壤剖面變暖的響應仍不明確。

研究方法：

    基于在青海海北站高寒草地生態系統建立的全剖面土壤增溫（Whole-soil warming）實驗，研究全剖面土壤增溫（深度達1米，加熱4°C）對生態系統碳通量（包括總生態系統生產力GEP、生態系統呼吸ER、凈生態系統碳交換NEE等三個組分，2018-2020年，3年野外原位觀測）的影響。同時還匯編了一個包含 48 篇文章的數據庫，通過全球薈萃分析來考察實驗性變暖對這些通量的一般模式。

主要研究結果：

結果顯示，整個土壤變暖使生態系統總生產力（GEP）提高了 14%，生態系統呼吸（ER）提高了 11%，但對高寒草原的生態系統凈碳交換（NEE）影響較小。在薈萃分析中，變暖也提高了 GEP（10% - 11%）和 ER（13%），但并未改變 NEE。變暖導致的植物群落變化和生長季延長可能是變暖下 GEP 和 ER 更高的主要原因，而兩種通量的相互抵消可能導致了 NEE 對變暖的響應較小。

圖2 全剖面土壤增溫對高寒草地生態系統碳通量的影響 (3年平均)

此外，生態系統碳通量與土壤溫度（0-10 cm）之間存在著顯著的正相關關系，表明溫度越高，總生態系統生產力、生態系統呼吸、凈生態系統碳交換過程越強（圖3）。

圖3 高寒草地生態系統碳通量與土壤溫度和水分（0-10 cm）之間的關系

為研究該文中深層土壤增溫對土壤碳通量的影響，我們為您推薦SoilScope控制型蒸滲系統解決方案，它是一種多功能、新型稱重式控制實驗系統。

該系統的野外增溫試驗裝置，采用土壤中增溫的方法，確保增溫均勻。在直徑3米的圓形區域實現0.1℃～5.0℃增溫效果，溫度可調節，加熱功率：5kw/加熱區。

采用在土體內安裝加熱棒實現增溫，從而能直接向土體傳遞熱量，配合溫控設備可將土壤溫度穩定在目標范圍。不會出現自然增溫或其他加熱方式的溫度波動過大問題，適配不同作物生長、土壤修復等特定需求。

加熱棒可根據土體規模合理布設，熱量從棒體向四周輻射擴散，能避免局部過熱或冷區。相比地表加熱，能實現深層土壤同步增溫，保障土體整體溫度一致性。

加熱棒通電后可快速產熱，熱量直接作用于土體，減少向空氣等環境的熱量損耗。尤其在低溫環境下，能快速打破土壤低溫限制，縮短土體升溫周期。

安裝時可按需埋置深度和密度，不擾動土壤原有結構。適用于溫室種植、大棚育苗、凍土解凍、土壤污染修復（提升微生物活性）等多種場景，不受外界天氣影響。

該系統取原狀土，土柱面積1平方米，高度可定制。

  原狀取土

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SoilGAS CO2 CH4 N2O H2O在線監測儀

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系統配置的多路控制最多可帶27個冠層室。每個冠層室的測量時間可設定。

iChamber-LY蒸滲冠層室