温带草地降水梯度氮添加实验平台介绍
实验背景和科学问题
根据地球系统模型预测，增强的大气环流会增加降水年际变异，从而导致极端降水事件(湿润或干旱)频繁发生，并对陆地植物生长和碳循环过程产生重要影响。草地生态系统约占陆地总面积的37%，对全球碳收支做出巨大贡献。在半干旱草地，植物生长和碳循环主要受土壤水分有效性的影响，因此研究和量化草地碳循环和降水量的关系将有助于准确预测气候变化情景下的陆地碳动态。已有研究发现，存在极端降水年份的情况下，草地碳循环过程与降水量呈现非线性饱和响应。驱动这种非线性的主要机制之一可能是氮限制。然而，目前还缺乏足够的证据来支持非线性响应和氮限制假设。为了探究草地生态系统碳循环对极端降水的响应，并检验氮限制是否会改变两者之间的关系，本课题组在内蒙古半干旱草地建立了一项包括9个降水梯度(−60%，−45%，−30%，−15%，对照，+15%，+30%，+45%和+60%)和两个氮添加水平(0和10 g N m-2 yr-1)的野外控制实验，并开展相关研究。
实验设计
本实验采用拉丁方设计，2019年5月72个4 × 4 m的样方分布成9行8列的矩阵，相邻样方之间设有2 m缓冲区。9个降水梯度−60% (P−60)，−45% (P−45)，−30% (P−30)，−15% (P−15)，0% (对照，C)，+15% (P+15)，+30% (P+30)，+45% (P+45)和+60% (P+60)随机分布。所有降水处理的样方中一半不加氮，其余36个样方施氮量为10 g N m-2 y-1 (NP−60，NP−45，NP−30，NP−15，N，NP+15，NP+30，NP+45和NP+60)，共18种处理，每种处理4次重复。所有指标的测量都是在每个样方的3 × 3 m的中心区域进行，以减少边缘效应。
在减雨处理中，采用V型控雨板拦截自然降水。在对照和增雨处理中设置带有小孔的倒V型控雨板，以消除控雨板的潜在遮荫效应。每次降水事件发生后，立即从实验地临近的雨量计(< 10 m)中获取降水量，然后人工将收集的雨水喷洒到增雨处理中，以避免改变降水频率。从2019年开始，每个生长季进行4个月(6-9月，其降水量约占年降水量的78%)的氮添加和降水处理，每个样方每月施氮量为2.5 g N m-2。
