甘南尕海湿地植被退化过程中土壤有机碳组分变化及微生物响应机制

Under the global warming and vegetation degradation of alpine wetland background, researches on the variation of soil organic carbon fractions and microbes responding mechanism are of importance to better understanding the change law of soil organic carbon in the process of vegetation degradation，and to precise estimating the actual soil C-sinking function in different vegetation degradation stages in alpine wetland.This project selects a degradation of vegetation region in Gannan-Gahai wetland as study site,which is a typical region that native vegetation converted into the vegetation with extreme degradation. Based on field positioning observation,carbon isotope tracer,laboratory incubation, response model and vegetation investigation data with the data of research, the project is 1)to reveal the change law of soil organic carbon fractions, microorganism population and enzyme activities in the process of vegetation degradation, 2) to illustrate the response mechanism of soil microbes and enzyme activity in the process of vegetation degradation Theresults abtained from this project will provide reference basis for the vegetation control of soil carbon stability and management in alpine wetland systems.

在全球气候变暖高寒湿地植被退化背景下，开展土壤有机碳组分变化及微生物响应机制研究，对深入理解植被退化过程中土壤有机碳变化规律和准确评估不同植被退化阶段高寒湿地土壤实际碳汇功能具有重要意义。因此，本项目选择甘南尕海湿地植被退化的典型区域，以处在原生植被向极度退化转变过程中的土壤为研究对象，通过野外定位观测、碳同位素示踪技术、室内培养和数学方程等试验方法及技术手段，结合植被调查数据和已积累的相关研究资料，揭示土壤有机碳组分、微生物菌群及酶活性沿植被退化梯度的变化规律，阐明植被退化过程中土壤微生物及酶活性对碳变化响应机制，为高寒湿地系统开展基于土壤有机碳稳定的植被定向调控和管理提供参考依据。

不同植被退化程度湿地土壤有机碳由于稳定性的差异，表现出不同的肥力状态和碳矿化效应。本研究以青藏高原东缘尕海湿地不同植被退化阶段的土壤为研究对象，通过野外定位观测、室内培养和数学方程等试验方法及技术手段，结合气象监测数据和已积累的相关研究资料，旨在研究揭示土壤有机碳组分对植被退化的响应及其演变，并探讨土壤有机碳矿化特征。结果表明：（1）植被退化显著降低了湿地表层（0-10和10-20 cm）土壤有机碳、水溶性有机碳，微生物生物量碳、轻组有机碳和土壤颗粒有机碳含量，而增加重组土壤有机碳含量，植被退化对土壤有机碳及其组分影响随土层深度增加逐渐减弱。（2）植被也退化显著降低了表层土壤的稳态碳和碳库指数，而显著增加湿地碳库活度指数。（3）植被—土壤系统的碳储量为7265.06～10389.94 g•m-2，大小顺序为未退化＞中度退化＞轻度退化＞中度退化，有机碳主要储存于土壤中，占湿地总碳贮量的90%以上。（4）植被退化显著降低了土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤二糖酶和纤维素酶，但随土层深度增加影响趋于减弱，表层（0～20 cm）土壤中蔗糖酶、淀粉酶、纤二糖酶和纤维素酶活性分别占整个土层77.29%、62.23%、57.53%和49.68%，表现出“表聚现象”。（5）植被地上、地下生物量、土壤水分与土壤有机碳呈显著正相关，而与温度和容重呈显著负相关；地下生物量、土壤含水量与土壤轻重组有机碳呈显著正相关；土壤有机碳与碳组分呈显著相关关系。（6）土壤酶活性与土壤有机碳、轻组有机碳和微生物生物量碳关系密切，土壤酶活性和土壤活性组分是湿地环境变化的指示剂。（7）植被退化能显著降低高寒湿地土壤有机碳矿化速率，而气候变暖能够显著增加湿地土壤有机碳矿化量。研究结果为准确评估我国高寒湿地系统土壤碳供给能力和对未来气候变化下土壤碳矿化过程的认识提供可靠的基础数据，服务于我国高寒湿地退化生态系统的恢复和管理。