持续极端高温严重扰动陆地生态系统碳循环，极易损害陆地生态系统中植被碳、土壤碳和微生物碳的结构与功能，其对陆地生态系统碳循环具有重要影响。以往研究多聚焦于常规增温或单一碳库组分对生态系统碳循环的影响，而持续极端高温对陆地生态系统碳循环的影响及其演变机理尚不完全明确。
基于此，兰州大学黄建平院士团队在半干旱地区（SACOL站，北纬度：35.94，东经度：104.13，海拔高度：1961米），历经多年完成了大型野外增温系统的搭建 (图1)，该系统的目标是将2.0米高的大气和1.0米深的土壤于生长季期间(5至9月份) 持续昼夜增温≥35.0摄氏度。大型野外增温系统布设有两对直径约为3.0米近似圆形的样地，其中两块为高温样地，另外两块为对照样地。在每块高温样地中均由自制周壁为钢化玻璃(共12片)、红外线加热灯管(共4根，最多可放置12根)、土壤加热棒 (共32根等间距分布，内圈连接8根、外圈连接24根)以及供电箱共1套)配套组成。在高温样地和对照样地中，地上、地下均安装了温湿压检测器，可实时进行监测和记录。同时，在不同样地不同高度、不同深度上安装了多套温度传感器，以便识别高温样地和对照样地之间的温度差异。
图1 大型野外增温系统装置样式. 图a为大型野外增温系统装置示意图，图b和c为观测试验场部分仪器布设实景图.
该大型野外增温系统目前匹配了多套国际先进仪器：
一是多通道陆-气交互作用监测仪，可监测二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）以及水汽（H2O）等。
二是闭路涡动相关通量观测仪，该设备由一套闭路气体分析仪、三维超声风传感器、数据采集器以及其他配件和配套操作软件组成。
三是土壤自养呼吸-异养呼吸-土壤总呼吸监测仪，通过野外实验布设可用于土壤矿化速率、根系呼吸速率和温湿变量等指标的长期监测。
图2 增温系统观测平台相关研究基础
目前，该团队依托大型野外增温系统，已在《Earth’s Future》和《Catena》等国内外期刊上发表高质量论文20余篇，团队成员主持完成了国家自然科学基金委员会青年基金项目(C类)《原位模拟地下/地上增温对半干旱区域土壤有机碳氧化还原过程的影响》(42105116)，作为骨干参与了国家自然科学基金委员会重大项目《干旱半干旱地区气候变化及其水循环效应》(41991231)和第二次青藏高原综合科学考察项目《粉尘气溶胶及其气候环境效应》(2019QZKK0602) 等。
依托该大型野外增温系统，将揭示持续极端高温引起半干旱区植被碳、土壤碳和微生物碳的变化规律，明晰持续极端高温过程中半干旱区植被碳-土壤碳-微生物碳之间的内在联系和作用强度，构建和量化在持续极端高温的长期趋势下打破半干旱区生态系统碳收支平衡的正反馈路径与阈值。相关研究可为旱地生态系统碳循环可持续性面对极端高温事件的实施方案提供科学依据，服务生态文明建设和“双碳计划”等国家重大需求。诚挚邀请各界同仁交流探讨、携手合作，共攻极端气候下生态碳循环难题，服务国家生态安全屏障建设重大战略实施。
