冻融交替现象是青藏高原基本自然特征之一，气候变化作用下的冻结-解冻过程更广泛和频繁，对高寒生态系统结构与功能产生重要影响，使国家生态安全屏障建设面临新的挑战。近年来，中国科学院成都山地灾害与环境研究所王小丹研究团队，基于地处羌塘高原腹地的申扎站冻融生态综合观测试验平台，开展了营养适应机制和地气交换等方面的研究并取得系列进展。
研究发现，青藏高原土石混合介质中砾石存在对冻融过程有重要调节作用，影响植被生长和土壤养分储量。研究发现藏北高寒草地表层土壤砾石含量较高，砾石空间分布与土壤冻融作用关系密切。砾石存在有助于减小细土容重和改善土壤水热性质，并可能通过促进植被根系发育和抑制地上生物量，从而改变高寒草地植被生物量分配格局。砾石影响下的细土含量、植被凋落物输入量以及碳氮养分流失量等的变化被认为是影响高寒土壤有机碳和全氮储量的关键因子。
研究认为，青藏高原冻融区根系特征和种间关系显著影响植物不同形态氮素吸收效率。研究发现，粗根有利于提升高寒植物抗冻融能力，但会显著降低其氮素吸收速率；比根长和比表面积是决定 NO3−、NH4 和甘氨酸吸收的关键指标。冻融环境下紫花针茅具有稳定的氮素吸收偏好（NO3−），而青藏苔草和矮火绒草对氮素吸收偏好会因临近物种的改变有所调整；紫花针茅-青藏苔草组合可以使得两者均保持高效的氮素吸收效率。
通过系列研究，该团队改进青藏高原高寒生态系统 CH4 排放和吸收机理模块，揭示其源汇关系变化规律。研究表明，高寒草地是重要的 CH4 汇，其 CH4 吸收主要受水分条件调控。得益于青藏高原高海拔导致的强烈冻融过程，微地形起伏强的高寒湿地仅为 CH4 的弱源。高寒草地能够极大抵消高寒湿地的 CH4 释放，但近期的气候变暖及湿地面积扩张改变了青藏高原 CH4 的源汇平衡。
上述研究成果分别发表在 Plant and Soil、Biology and Fertility of Soils、Journal of Geophysical Research、Climatic Change、Atmospheric Environment 等期刊上。
申扎站高寒湿地和高寒草原冻融过程模拟平台及部分监测设备
高寒草原不同地形对地上地下生物量的影响
生态系统不同指标对氮偏好的指示
临近物种对高寒草原优势种氮偏好的改变
青藏高原自然生态系统源汇分布及动态变化
来源：中国科学院成都山地灾害与环境研究所
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