在青藏高原高寒草甸的两个海拔梯度(3200 m 和 4000 m)上开展实验, 研究增温和优势植物物种去除对净生态系统CO₂交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)和生态系统总初级生产力(GEP)的影响。结果表明: 在2017年生长季, 两个海拔的GEP均高于ER, 表明这两个生态系统在生长季均表现为碳汇。低海拔(3200 m)的增温对生态系统C通量没有显著的作用, 原因可能是增温引起的水分限制。在较湿润的高海拔(4000 m)地区, 增温显著提高了生态系统C通量, 平均而言, 增温引起的GEP增加量(2.30 mg CO₂/(m²·s))高于ER (0.62 mg CO₂/(m²·s)), 导致NEE增加。两个海拔优势植物物种的去除对生态系统C通量均没有显著的作用, 原因可能是剩余物种的补偿作用, 因为去除处理对两个海拔的地上生物量(AGB)和地下生物量(BGB)的影响都不显著。增温和优势物种去除对两个海拔生态系统C通量没有显著的交互作用。研究结果揭示土壤湿度在调节高寒草甸生态系统C通量对气候变暖响应方面的重要性, 单一优势植物物种的去除可能不会对物种丰富的生态系统C通量产生较大的影响。

为探索寒温带土壤胞外酶活力的时空动态, 并分析胞外酶对土壤潜在碳矿化速率的影响, 于夏季和冬季在大兴安岭采集3种植被(樟子松、白桦和落叶松)的森林土壤和落叶松林中3种地被层(草本、杜香和苔藓)的土壤, 分别测定与碳(β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶和纤维二糖水解酶)、氮(N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶)、磷(酸性磷酸酶)代谢相关的6种胞外酶活力、潜在碳矿化速率和主要的环境因子。结果表明, 樟子松林和白桦林土壤冬季胞外酶活力均显著低于夏季, 而落叶松林则由于林下苔藓层土壤冬季显著增加胞外酶活力, 呈现不一致的规律。从夏季到冬季, 3种森林类型及3种地被层植物土壤一致地表现为磷限制减弱, 氮限制增强; 樟子松林和白桦林土壤均表现为能量限制增强, 养分限制减弱, 落叶松林土壤则由于苔藓层的相反趋势表现为夏季具有较强的能量限制, 冬季具有较强的养分限制。樟子松林和落叶松林土壤在冬季具有较强的潜在碳矿化速率, 而白桦林则相反, 夏季大于冬季。土壤潜在碳矿化速率受碳代谢酶和氮代谢酶的影响较大, 几乎不受磷酸酶的影响, 但土壤中氮磷元素的相对限制情况对有机碳分解的影响较大, 表现为磷比氮的限制增强, 土壤碳矿化速率减弱。

在河北塞罕坝樟子松林, 设置对照样方、低氮(20 kgN/(hm²·a))、中氮(50 kgN/(hm²·a))和高氮(100 kgN/(hm²·a))添加4种处理, 分0~10, 10~20和20~30 cm共3个土层, 系统地研究细根生产、周转、碳归还以及细根生产力(NPPfr)占生态系统净初级生产力(NPP)的比例对不同程度氮可获得性的响应, 结论如下: 1) 细根生产力在低氮下增大, 高氮下降低; 细根生产力占NPP的比例则相反, 在低氮下降低, 中氮下升高; 2) 随氮浓度增大, 细根生物量逐渐降低, 细根周转率增大, 细根碳归还先升(低、中氮)后降(高氮); 3) 施氮对细根生产力的影响随土壤深度的加深无显著变化, 施氮对细根周转率的影响在不同深度间则差异显著; 4) 结构方程模型表明, 氮添加通过对土壤碳氮含量、pH的影响而改变细根生产力, 通过对细根碳氮含量的影响改变细根周转率。

选择我国北方温带草原中的草甸草原、典型草原、荒漠草原 3 种类型共 13 个样点进行调查, 对土壤微生物磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids, PLFAs)进行测定。对土壤微生物群落进行无量度多维标定排序(nonmetric multidimensional scaling, NMDS), 排序后的样点空间异质性显示 3 种草原类型微生物群落结构差异明显。结合 10 种环境因素, 对土壤微生物群落组成进行冗余分析, 解释率达到 79.87%。研究结果表明: 土壤含水量、土壤总碳和土壤总氮影响草甸草原土壤微生物群落组成; 典型草原土壤微生物群落组成主要受到土壤轻组碳和土壤轻组氮的调节; 影响荒漠草原土壤微生物群落组成的因素为年均温和土壤pH值。