高寒沙区生物土壤结皮碳收支对增温的响应

Biological soil crusts (BSCs) in cold region result from the long-term adaption to climate. Many ecological functions in cold ecosystem are restricted by low temperature. In the context of global warming , warming will impose an important effect on carbon budgets of BSCs, then may mediate the contribution of carbon cycle to atmosphere. Understanding the effect of warming on carbon budgets of BSCs is a major premise for studying response and adaption of ecosystem to global change.BSCs growing on the alpine desert region in Tibetan Plateau will be chosen for studying difference of carbon sequestration and emission in distinct warming by different size open top chambers(OTCs)compared with no warming, and quantifying the contribution of BSCs to soil respiration.Sensitivity and adaption of carbon sequestration and emission of BSCs to temperature will be analysed. The response mechanism of Carbon budgets of BSCs to elevated temperature in alpine regions will be elucidated. This research can provide a science basis for assessing the impact of climate warming on carbon cycle in alpine ecosystem.

在全球气温上升的背景下，了解寒区气温升高对生物土壤结皮碳收支及其对土壤碳循环的贡献，是全面解析寒区碳循环不可或缺的重要环节，也是进一步研究生态系统如何响应和适应全球变化机制的重要前提。本项目选取青藏高原高寒沙区发育的蓝藻类和藓类生物土壤结皮为研究对象，在野外利用不同规格的开顶式增温室（OTCs）增温的方法，模拟不同的幅度增温，以自然温度为对照，监测土壤呼吸及生物土壤结皮光合固碳和呼吸释放碳组分的变化，量化生物土壤结皮碳收支对土壤碳通量的贡献，分析生物土壤结皮碳收支的温度敏感性和适应性变化特征，研究高寒沙区生物土壤结皮碳收支对增温的响应机制，为准确估算未来气候变化特别是气候变暖背景下，青藏高原高寒沙区生态系统固碳潜力提供基础数据和检验参数，也可为客观评价全球变化中气温上升对青藏高原寒区生态系统碳循环的影响提供科学依据。

本项目选取青藏高原高寒沙区广泛发育的蓝藻类和藓类生物土壤结皮为研究对象，在野外利用不同规格的开顶式增温室（OTCs）模拟不同幅度增温，以自然温度为对照，监测土壤呼吸及生物土壤结皮碳收支组分的变化，研究结论如下：.（1）高寒沙区土壤呼吸与苔藓和藻结皮的碳收支均具有明显的日动态与生长季动态特征，均呈单峰曲线，土壤呼吸速率日最大峰值出现在14:00-16:00左右，苔藓和藻结皮碳释放和碳固定速率日最大峰值分别出现在12:00-14:00和10:00-12:00左右，土壤呼吸、苔藓和藻结皮碳收支生长季动态峰值均出现在8- 9月。.（2）増温后，高寒沙区苔藓与藻结皮土壤的碳释放、碳固定、净碳速率的日动态均呈单峰曲线，在相对干旱情况下，适度増温，峰值出现时间均靠前，峰值变大；过度増温，峰值出现时间均靠前，峰值变小；在相对湿润情况下，适度増温，峰值出现时间靠后，且峰值变大，但净碳速率日最大峰值变小。增温后，苔藓和藻结皮碳释放和碳固定速率生长季动态呈单峰曲线，峰值出现在7-9月，净碳速率季节动态呈“双峰”曲线分别在7和9月份达到峰值。.（3）高寒沙区苔藓结皮降低了土壤呼吸的Q10值，而藻结皮的存在增大了土壤呼吸的Q10值；增温增大了两种生物土壤结皮土壤的温度敏感性，增幅越高，增加程度相对越小，增温初期增加了敏感性，随着增温时间的延长，敏感性逐渐降低，发生适应性改变。.（4）温度对高寒沙区土壤和生物土壤结皮土壤碳释放、碳固定、净碳速率的影响最大，水分次之；其中温度对生物土壤结皮土壤各碳组分的贡献率为54.85%～60.81%，水分可以解释生物土壤结皮土壤各碳组分变化的23.28%～31.31%。.（5）高寒沙区生物土壤结皮增加了土壤的碳释放与碳固定，总体为碳“源”效应；相对干旱年份増温促进了碳“源”效应，相对湿润年份増温抑制了其碳“源”效应。