土壤呼吸作为生态系统碳循环的重要组成部分，它与生态系统内的许多组分都存在密切的联系，是陆地生态系统最重要的碳途径之一。土壤呼吸在调控地球系统二氧化碳浓度和气候变化方面具有重要作用。

在全球气候变暖的背景下，陆地生态系统碳排放与气候反馈成为研究热点，特别在气候变化敏感区。而青藏高原东北边缘地区由于其特殊的地理位置以及气候模式，多年冻土退化显著影响土壤呼吸过程。

中国科学院西北生态环境资源研究院黑河上游生态水文试验研究站团队基于黑河葫芦沟流域土壤呼吸长序列观测数据及增温对比实验，利用四参数高斯方程，研究了高寒草甸土壤呼吸及生态系统净碳交换的昼夜格局。得到以下主要结论：

1）土壤温度是土壤呼吸及生态系统净碳交换昼夜格局的关键驱动因素。异养成分对土壤呼吸的响应导致了呼吸作用的昼夜滞后模式（图1）；2）土壤呼吸昼夜峰值出现时间平均滞后于土壤温度1.7h，滞后于生态系统净碳交换1-3h，滞后于异养呼吸0.4-1.2h （图2）；3）增温使生态系统净碳交换的昼夜峰值时间提前了1.2-2h，并限制了夜间的土壤呼吸（图2）。

图1 土壤温度与碳排放昼夜变化的关系C-T、C-H、C-W、C-C和C-Ra分别代表土壤呼吸、异养呼吸、增温、生态净碳交换及自养呼吸。

图2 四参数高斯方程对碳排放昼夜格局的模拟结果

该成果以Diurnal pattern and characteristic of soil respiration and net ecosystem carbon exchange in alpine meadow ecosystem on the northeastern Qinghai-Tibet Plateau为题发表在期刊Ecological Indicators上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2024.112180