若尔盖湿地退化对土壤有机碳固存效应的影响及其机制

Thoug area of wetland soil is less, its carbon storage is more. Therefore, stability, increase or emission of wetland soil organic carbon pool affect global climate change. Wetland soil carbon sequestration benefits and mechanism are research, which has extremely important significance to adding carbon sinks and reducing carbon emission of terrestrial ecosystem and alleviating global warming. Taking different alpine wetland soils in Zoige as research object, This project will determine by soil organic carbon (SOC) and its components (including phytolith-occluded organic carbon, PhytOC), and will analyze the characteristics of content of soil PhytOC and other components and their profile distribution, and will discuss the characteristics of SOC sequestration benefits change under wetland degradation conditions. Determination of soil aggregates and its organic carbon, organic carbon of organic and inorganic complexes, mineral-bound organic carbon and mineral composition, molecular structure of organic matter and microbial community diversity, enzyme activity, analyze change of SOC sequestration benefits and its physical, chemical, biochemical and microbiological mechanisms under wetland degradation conditions, and the relationships between SOC and its components and microbial diversity, enzyme activity. This project will provide theoretical reference for understanding the evolution law of alpine wetland soil fertility in Zoige. At the same time, This project will provide scientific reference for making policy measures of improving carbon "sink" function of alpine wetland ecosystem, too.

湿地土壤数量虽少，但碳储量大，其土壤有机碳库的稳定、增长或释放影响到全球气候变化，开展湿地土壤固碳效应及机制的研究对实现陆地生态系统碳“增汇减排”，缓解全球变暖具有极其重要的意义。本项目以若尔盖不同类型高寒湿地土壤为研究对象，拟通过测定土壤有机碳及其组分（含植物硅闭蓄有机碳，PhytOC），分析湿地退化条件下土壤PhytOC等有机碳组分含量及其垂直分布特征，以及土壤固存有机碳效应的变化特征；测定土壤团聚体组成及其有机碳、有机无机复合体有机碳、矿物结合态有机碳与矿物组成、有机质分子结构和微生物群落多样性、酶活性，分析湿地退化条件下土壤固存有机碳效应变化的物理、化学、生物化学及微生物机制，为明确若尔盖高寒湿地土壤肥力的演变规律提供理论参考，为正确评估高寒湿地土壤固碳潜力，制定提高退化高寒湿地生态系统碳“汇”功能的政策措施提供科学参考。

研究高寒湿地退化对土壤固碳效应的影响及其机制，对实现陆地生态系统碳“增汇减排”，缓解全球变暖具有极其重要意义。本项目采用野外调查采样与室内分析、数理统计方法，研究了若尔盖湿地退化条件下土，土壤有机碳及其组分含量空间分布特征，以及固存效应变化的机制。结果表明：. （1）湿地退化显著降低了土壤有机碳及其各组分的固存量，其降低幅度（23.4-87.8%）随湿地退化的加剧而增加；提高了活性组分库的分配比例，增大了活性碳的剖面分异，并使稳定碳（难酸解碳）的主要保存场所由50-100cm土层转变为0-50cm土层。. （2）湿地退化条件下土壤有机碳固存量减少的物理机制：湿地退化减弱了土壤结构体稳定性，大团聚体破碎，使其中有机碳如游离态有机碳和闭蓄态有机碳损失，或以粉-粘粒态有机碳形式由小团聚体、微团聚体保存，减弱了土壤团聚体固定有机碳的潜力。. （3）湿地退化条件下土壤有机碳固存量减少的化学机制：湿地退化导致土壤Fe/Al结合态有机碳含量及分配比例降低，减弱了铁铝氧化物对有机碳的固持与稳定作用；促进了土壤中抗化学分解能力较高的有机物（如难酸解有机质）的分解，降低了它们的含量及组成比例，从而降低了有机碳的化学稳定性。. （4）湿地退化条件下土壤有机碳固存量减少的生物学机制：湿地退化增大了放线菌和好氧细菌群数量、细菌多样性，增强了与碳循环相关的水解与氧化酶活性，促进了有机物降解与分解，降低了有机碳的生物稳定性。. （5）湿地退化条件下土壤有机碳固存量减少的生物化学机制：湿地退化降低了土壤腐殖质中芳香族、碳水化合物和有机硅化合物等稳定性有机物的含量，而这些稳定性物质能够抵抗土壤中的微生物分解，减少有机碳的分解与损失，并促进其累积。此外，植硅体也是高寒湿地土壤的一种长期且稳定的生物化学固碳机制。.项目成果丰富了高寒湿地土壤碳循环理论，为正确评估土壤固碳潜力，制定提退化湿地生态系统碳“汇”功能的政策措施提供科学参考。