受低溫與長期積雪塑造的高寒生態系統，其變暖速率是低地的兩倍，因此對氣候變化尤為敏感脆弱。這種快速變暖會通過升高土壤溫度、改變積雪模式，縮短積雪覆蓋時長、延長生長季，進而改變生態系統功能。這些變化會影響土壤有機質（SOM）—— 土壤有機質通過微生物礦化作用調控碳儲存與土壤肥力。

為了在原位條件下探究微生物群落對增溫的響應，及其引發的土壤有機質（SOM）儲量動態變化，通過下坡移植的方式對高寒草地生態系統進行了實驗性增溫，實現了年均溫升高 3℃、生長季延長 77 天的增溫處理。并在 7 年后分析了微生物與土壤有機質的響應特征。

結果表明，即使經過 7 年，高寒土壤微生物對增溫的適應能力仍十分有限；增溫會通過促進礦化作用，導致土壤有機質穩定性下降、土壤養分含量升高。實際上，增溫樣地成為了碳源：土壤有機碳（SOC）儲量下降了 18%，生態系統凈交換量（NEE）顯著增加。碳損失量超過了植物生產力帶來的碳輸入，且碳損失主要來自活性碳庫的消耗。這可能會在碳循環與氣候變暖之間形成一個正反饋循環。這些結果揭示了溫度升高與積雪模式改變對高寒生態系統功能的長期影響，并表明在持續變暖的山地環境中，土壤碳流失的趨勢可能會隨時間持續加劇。

核心方法：

使用一臺多組分氣體分析儀開展野外 CO?通量測量；該儀器連接了內部容積為 1300 立方厘米的靜態密閉箱。使用了兩種密閉箱：一種為透明箱（紫外透過率 89%），一種為不透明箱（紫外透過率 0%），分別用于測定晝夜生態系統凈交換量（NEE，正值表示碳源，負值表示碳匯）與生態系統總呼吸（Reco）。通過監測 10 分鐘內箱體內的氣體濃度變化來完成測量。測量僅在晴朗無云的天氣條件下開展，以保證透明箱測量條件的一致性，樣地的所有通量測量均在同一天完成，測量頻率通常為每月 1-2 次。

離散的生態系統凈交換量（NEE）測量，可用于評估生長季長度（GSL）延長與溫度升高對土壤有機質（SOM）儲量變化的相對貢獻。

關鍵發現：

1、增溫與降溫對土壤有機質及養分含量的影響

AC 樣地的土壤有機碳（SOC）含量顯著高于 SC 樣地，其中活性有機碳的差異尤為突出。移植處理 7 年后，我們發現增溫對多個表征 SOC 儲量的指標產生了顯著負效應：高寒增溫樣地AWarm的 SOC 儲量為6.3kg/m2，比高寒對照樣地AC7.6kg/m2 降低了近 18%。進一步分析表明，增溫導致的碳損失主要來自活性碳庫。

AC 樣地的碳氮比（C/N）顯著高于 SC 樣地；增溫與降溫處理對 C/N 比均無顯著影響，但增溫有降低 C/N 比的趨勢，降溫則有升高趨勢。

2、增溫與降溫對生態系統凈交換量（NEE）的影響

AC 與 SC 樣地的全年 NEE 均符合山地生態系統典型的季節動態規律：冬季 NEE 為正值（碳源），生長季前半期轉為負值（碳匯，即碳固持階段），末期又回到正值（衰老期碳釋放階段，圖 4.A）。需要注意的是，AWarm 樣地幾乎未表現出碳固持作用（圖 4.A）。所有處理組的年 NEE 均表現為碳源（圖 4C），這與附近渦度相關通量塔的觀測結果一致，證實該區域在觀測年份整體為碳源。

不過，增溫顯著加速了碳釋放過程：AWarm 樣地的碳損失量平均比 AC 樣地多 55 gCO?-C/m2。AWarm 樣地的凈碳損失（180 gCO?-C/m2 ± 70）顯著高于 SC 樣地（110 gCO?-C/m2 ± 40）。AWarm 樣地的額外碳釋放，主要發生在生長季延長的時段（即當高寒樣地仍處于積雪季時，亞高山 / 增溫樣地已進入生長季的階段）（圖 4.C）

基于上述研究范式，北京澳作生態儀器有限公司提供一套功能更為齊全、自動化程度更高的綜合觀測解決方案——SoilGAS 土壤多氣體通量監測系統

溫室氣體通量的在線、同步監測：

oAZG-300plus CO2、CH4、N2O在線監測儀與iChamber多功能自動箱，實現土壤-大氣界面CO2、CH4、N2O通量的在線、實時同步測量。

iChamber自動箱采用無遮擋設計，升降可控，抗風性強，對微環境影響極小。其尺寸靈活（面積可達1 m2，高度可調至2 m），既能用于土壤呼吸測量，也能作為群落光合室（透光和不透光兩款），滿足植物不同生長階段的研究需求。