降水频率和降水量对干旱区生态系统的植物和土壤子系统有深刻的影响。土壤呼吸动态变化对于理解碳循环及其对气候变化的反馈至关重要。通过研究荒漠草原生态系统生物多样性，生物量和碳收支对模拟控制降水处理(-60%、-40%、-20%、CK、+20%、+40%和+60%,其中CK为自然降水量)的响应发现，降雨量增加，有利于地上现存生物量的积累和地上总生物量的提高（图1）。影响荒漠草原地区植物群落地上生物量和物种多样性的关键降雨量变化范围为减雨40%-20%和增雨40%-60%。所有处理下净生态系统生产力（NEP）和总生态系统生产力（GEP）的季节动态呈现单一峰值，而生态系统呼吸（Reco）的季节动态则呈现双峰。生长季降水量增加对GEP的激发作用大于Reco的，导致NEP升高；降水量减少对GEP的抑制作用大于Reco，导致NEP降低（图2）。因此，降水量增加会增强荒漠草原生态系统的碳固存能力。然而土壤呼吸生长季变化无明显规律。土壤呼吸季节均值均随降水量的增加而增加（季节均值变化范围为0.43μmol m^-2s^-1-0.66μmol m^-2s^-1）。因此，土壤中碳的释放量随降水量的增加而增加。该研究成果于2019年发表在国际SCI杂志Journal of Geophysical Research-Atmospheres和Catena上。

图1. 增减雨影响下的荒漠草原植被盖度和地上生物量的变化特征

图24 降雨变化影响下的荒漠草原生态系统碳交换速率