【溫室氣體】
人類活動造成溫室氣體排放急劇增加，全球地表溫度持續(xù)上升，顯著改變了自然生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)格局。極端氣候事件，尤其是極端干旱事件發(fā)生的頻率和強(qiáng)度不斷升高，對土壤含水量、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能、土壤異養(yǎng)呼吸（Rh）以及土壤甲烷（CH4）通量具有重要影響。高寒泥炭地?fù)碛芯薮蟮奶純α?，對氣候變化高度敏感。雖然目前圍繞高寒泥炭地碳排放開展了一些研究，但對高寒泥炭地生態(tài)系統(tǒng)碳排放對極端干旱響應(yīng)的微生物機(jī)制仍不清楚。
基于此，中國林業(yè)科學(xué)研究院濕地研究所的研究團(tuán)隊(duì)以青藏高原東部若爾蓋國家級自然保護(hù)區(qū)高寒泥炭地（33°47′56.62′′ N，102°57′28.44′′ E，3430 m.a.s.l.）為研究對象，依托模擬極端干旱的野外控制實(shí)驗(yàn)平臺，通過原位觀測和室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合，旨在解決以下問題：（1）不同植物生長期，極端干旱如何影響Rh和CH4通量?（2）極端干旱如何影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能群?以及（3）驅(qū)動Rh和CH4通量變化的主要因素是什么？
作者于2019年6月18日至9月25日測量了Rh（PS-9000便攜式土壤碳通量自動測量系統(tǒng)（北京理加聯(lián)合科技有限公司））和CH4通量（一個閉路靜態(tài)室（0.5×0.5×0.5 m）+ABB LGR便攜式溫室氣體分析儀（UGGA，GLA132-GGA））。試驗(yàn)三個生長期結(jié)束時，作者測量了樣地0-20 cm土壤的土壤性質(zhì)，包括總氮（TN）、土壤有機(jī)碳（SOC）、有效磷含量（AP）、總磷（P）、pH值、溶解有機(jī)碳（DOC）、土壤含水量（SWC）、硝態(tài)氮（NO3--N）、銨態(tài)氮（NH4+-N）、微生物生物量磷（MBP）、微生物生物量氮（MBN）和微生物生物量碳（MBC）。此外，還進(jìn)行了新鮮土壤樣品的DNA提取、PCR擴(kuò)增和測序。
圖1 PS-9000便攜式土壤碳通量自動測量系統(tǒng)。
【結(jié)果】
圖2 不同植物生長期極端干旱對土壤異養(yǎng)呼吸（a）和甲烷通量（b）的影響。“ED”，“MD”，和“LD”分別代表植物快速生長期、盛花期和植物生長衰退期。
圖3 不同植物生長期極端干旱對細(xì)菌碳循環(huán)功能群的影響。
圖4 驅(qū)動因素對土壤微生物呼吸（a）和甲烷通量（b）的相對貢獻(xiàn)。
【結(jié)論】
極端干旱導(dǎo)致植物生長衰退期土壤異養(yǎng)呼吸顯著降低38.04 mg m?2h?1，但對CH4通量無顯著影響。極端干旱顯著降低了細(xì)菌的α多樣性，顯著降低了植物快速生長期和衰退期的Rokubacteria和Chloroflexi菌的相對豐度，顯著增加了盛花期Actinobacteria菌的相對豐度。在植物快速生長期和盛花期，極端干旱使芳香烴降解功能群（aromatic hydrocarbon degraders）相對豐度分別降低了50.26%和64.37%。在植物生長衰退期，極端干旱顯著降低了甲醇氧化（methanol oxidizers）和木質(zhì)素降解（lignin degraders）功能群的相對豐度，分別為81.63%和82.08%。隨機(jī)森林模型分析表明，細(xì)菌功能群在決定土壤異養(yǎng)呼吸和甲烷排放中起著重要的作用。芳香族化合物降解（aromatic compound degraders）和芳香烴（aromatic hydrocarbon degraders）降解功能群對土壤異養(yǎng)呼吸累計(jì)貢獻(xiàn)率為11.89%。芳香族化合物降解（aromatic compound degraders）、芳香烴降解（aromatic hydrocarbon degraders）、脂肪族非甲烷烴降解（aliphatic non-methane hydrocarbon degraders）和甲基營養(yǎng)（methylotrophs）功能群對甲烷通量的累計(jì)貢獻(xiàn)率為13.29%。研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)土壤細(xì)菌碳循環(huán)功能群對于探索未來極端干旱背景下土壤碳循環(huán)可能的微生物響應(yīng)機(jī)制至關(guān)重要，為高寒泥炭地應(yīng)對未來氣候變化提供了理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。
【產(chǎn)品簡介】
PS-9000是一套用于測量土壤CO?通量的便攜式測量系統(tǒng)，采用動態(tài)氣室法測量，專利設(shè)計(jì)。具有控制測量、存儲和數(shù)據(jù)處理等功能，可測量呼吸室內(nèi)CO?濃度變化，同時結(jié)合自身測量的空氣溫度、大氣壓、土壤溫度等傳感器的數(shù)據(jù)，計(jì)算處理得到CO?通量。
PS-9000可通過掌上控制器實(shí)現(xiàn)無線操作，實(shí)時顯示儀器測量的各種參數(shù)值，并可現(xiàn)場修改各種設(shè)置參數(shù)。
