苔藓植物在高山生态系统碳氮循环中的作用与机制

Based on studies in phytosynthetic physiology characters, productivity, biomass, and carbon and nitrogen contents of bryophytes in typical ecosystem in Gongga Mountain, China, and comparions of annual net primary productivities (NPP) and carbon and notrogen contents between bryophytes and forest ecosystem,this project is aimed to disclose the direct contribution of bryophytes on ecosystem NPP and vegetation carbon and nitrogen pool, and to answer the question of whether it is needed to consider the contribution of ground vegetation in ecosystem carbon budget modelling. We also analysis the degredation of bryophytes, the influences of bryophytes on degredation of vascular litter, and the influences of bryophytes on transformation and release of carbon and nitrogen in soil, in order to disclose the indrect roles and mechanisms of bryophytes in alpine ecosystem carbon and nitrogen cycling, enrich knowledges on influecing factors and mechanisms of carbon and nitrogen cycling in alpine ecosystem, and to provide scientific basis for the appropriate interpreting and regulating of alpine ecosystem carbon and nitrogen cycling. The implement of this project is of significance in promoting the further research in carbon and nitrogen cycling in alpine ecosystem, promoting the improvement of carbon cycling models, enhencing the estimation accuracy on carbon and nitrogen buget in alpine forest ecosystem, and comprehensively discripting the future changes of carbon cycling.

本项目拟通过对贡嘎山典型生态系统苔藓植物光合生理特征、生产力、生物量和碳氮含量的分析，以及苔藓净初级生产力和碳氮含量与生态系统净初级生产力和植物碳氮储量的对比，弄清苔藓植物对生态系统净初级生产力和植被碳氮库的直接贡献，进一步回答在生态系统碳预算模拟中是否需要考虑地被植物的作用这一问题；通过对苔藓凋落物降解以及苔藓植物对维管植物凋落物降解、土壤碳氮转化过程的影响等进行系统研究，分析苔藓植物对凋落物和土壤碳氮储存、形态转化和释放的影响，揭示苔藓植物在高山生态系统碳氮循环过程中的间接作用及机制，丰富对高山生态系统碳氮循环过程及其影响因素和机制的认识，为正确解释和调控高山生态系统碳和养分循环、科学地经营和管理森林生态系统提供科学依据。本项目的实施在促进高山生态系统碳氮循环的进一步深入研究、推动碳循环模型的改进、提高森林生态系统碳储量的估算精度，更全面地描述碳循环的未来变化等方面具有重要意义。

苔藓植物是高山生态系统结构和功能的重要组成部分，在生态系统结构和功能中起着重要作用。本研究以贡嘎山亚高山针叶林和亚高山灌丛为研究对象，分析了苔藓植物对典型亚高山生态系统生产力和植被碳氮库的直接贡献；通过对去除和保留地面苔藓状况下苔藓植物和维管植物凋落物降解特征、土壤碳氮转化过程的影响等的研究，分析了苔藓植物对凋落物和土壤碳氮储存、形态转化和释放的影响。主要研究成果：1) 苔藓植物对大部分生态系统生物量影响不大，但对亚高山灌丛生态系统生物量和生产力有重要贡献，证明了苔藓植物在特殊生态系统结构和功能中的重要性；2) 随着时间的延长，苔藓凋落物分解及碳氮养分释放率逐渐增加，但与维管植物特别是阔叶类维管植物凋落物相比，苔藓凋落物具有较小的分解速率；3) 地面苔藓植物对亚高山灌丛凋落物分解速率无显著影响，但导致亚高山针叶林针叶和阔叶类维管植物凋落物分解速率增加；4）地面苔藓植物对亚高山针叶林和亚高山高山灌丛地表和土壤CO2排放均有显著影响，但对CH4和N2O排放无显著影响。去除地面苔藓植物后，两个植被带地表和土壤CO2排放速率均显著下降；5）地面苔藓植物对土壤CO2排放的影响不是通过对土壤温湿度的作用，而是通过对土壤有机碳含量和形态、以及土壤微生物群落结构和活性的影响来实现的。本项目的研究果充分揭示了苔藓植物在高山生态系统碳氮循环过程中间接作用及机制，项目成果对于丰富对高山生态系统碳氮循环过程及其影响因素和机制的认识、促进高山生态系统碳氮循环的进一步深入研究以及推动碳循环模型的改进等方面具有重要意义。