准确评估并预测生态系统碳循环对气候变暖的响应是陆地碳—气候变化反馈中的一大挑战。联合国气候变化政府间专家委员会(IPCC)2018年报告(Global Warming of1.5℃)指出,全球陆地表面大气温度已经提高1.53℃(相对于1850-1900年)。然而历史气象数据和模型预测表明地表大气温度的提升在季节尺度上存在很大不对称性,特别是北半球近年来经历显著的春季和秋季增温。模型研究发现春季增温可以刺激植物净碳吸收进而加强陆地碳汇功能,而秋季增温对陆地碳汇功能的影响存在分歧。先前研究的不一致使模型关于春季和秋季增温对陆地碳汇功能的评估和预测产生很大不确定性。另外,春季和秋季增温对陆地碳循环年际效应的评估是基于加和作用的假设,但是春季和秋季增温之间是否存在交互作用仍不清楚。前期关于季节不对称增温的研究主要集中在植物物候、植被生长以及生态系统尺度上的碳循环,但是土壤碳排放如何响应季节不对称增温,以及此响应将如何影响生态系统碳平衡依然缺乏直接的野外实验证据。本实验建立于河南大学全球变化科研与教学农场,采用全因子实验设计,包括对照、春季增温、秋季增温以及春季和秋季同时增温四种处理。本研究通过分析春季和秋季增温对弃耕草地土壤温度和湿度、植物叶片光合速率、植物生物量、植物群落盖度、土壤微生物生物量、异养呼吸和土壤呼吸的影响,以探究季节不对称增温的气候变化格局下土壤碳释放的响应机制。通过对2012-2018年数据分析发现:1)春季增温和秋季增温分别提高春季和秋季土壤温度1.12℃和1.20℃,同时分别降低春季和秋季土壤湿度0.53%V/V(绝对变化)和0.80%V/V。单独春季增温提升禾本科草本植物狗牙根的光合速率12.2%,而在有秋季增温时,春季增温却使其降低5.5%;单独秋季增温提高狗牙根光合速率10.7%,而在有春季增温时,秋季增温却使其减少6.7%。此外,春季增温和秋季增温分别降低非禾本科草本植物莎草光合速率10.4%和11.4%。2)单独春季增温提升禾本科草本植物生物量14.6%,但在有秋季增温时,春季增温却使其降低28.6%;单独秋季增温提高禾本科草本植物生物量45.7%,而在有春季增温时,秋季增温却使其减少9.3%。春季增温对非禾本科草本植物生物量没有影响,但秋季增温则削减非禾本科草本植物生物量31.8%。春季增温对非禾本科草本植物和禾本科草本植物夏季盖度均没有影响。秋季增温降低非禾本科草本植物夏季盖度8.02%,但对禾本科草本植物夏季盖度没有影响。3)春季和秋季增温分别降低土壤呼吸8.3%和9.8%。单独春季增温降低土壤呼吸1.0%,而在有秋季增温时,春季增温却使其减少15.9%;单独秋季增温削弱土壤呼吸2.5%,而在有春季增温时,秋季增温却使其削减17.2%。另外,单独春季增温提高异养呼吸10.2%,但在有秋季增温时,春季增温却使其降低5.5%;单独秋季增温削弱异养呼吸2.4%,而在有春季增温时,秋季增温却使其削减16.3%。春季和秋季增温导致土壤呼吸的降低不仅出现在春季和秋季,亦通过遗留效应出现在夏季,且夏季响应主导其年际变化。4)春季增温和秋季增温对土壤呼吸的抑制是由不同功能群对季节增温的不同响应,致使群落结构的改变,并降低植物光合作用和生产力,进而减少自养呼吸和异养呼吸所需的底物和能量,最终削弱土壤呼吸。本研究证实春季和秋季增温会通过交互作用降低土壤呼吸,进而可能削弱气候变暖与土壤碳排放的正反馈关系。此外,春季增温对土壤呼吸的负效应不仅发生在春季,亦出现在随后的夏季和秋季,秋季增温对土壤呼吸的负效应不仅发生在秋季,亦出现在次年春季和夏季,但土壤呼吸夏季的响应主导其对春季和秋季增温的年际响应。因此更加准确评估并模拟未来季节不对称增温对陆地碳循环的影响,需要同时考虑特定季节增温间的交互作用,以及对生态系统的遗留效应。