水淹干扰与胡杨林土壤碳库源/汇功能的转换

Desert riparian forest is not only one of the most concentrated areas by vegetation distribution in arid area, but also one of the key ingredients for nutrient cycle and carbon balance in the terrestrial ecosystem. Based on the hypothesis that radical change of the water condition may alter the "source/sink" function of the soil carbon pool in the desert riparian forest, this research investigates the response of soil active organic carbon to different flooding duration in Populus euphratic forest in the middle and lower reaches of the Tarim River through field control-and-monitoring experiments combined with indoor experiments. The response of litter decomposition characteristics and their dynamics to different flooding duration and the effect of litter on the mineralization rate of soil organic matter will be studied, and the contribution of litter to soil organic carbon pools will be estimated in the project. In addition, influence of the interaction between flooding duration and litter on the soil respiration flux is illustrated, and the contribution of respiration in the litter layer to the total soil CO2 efflux will be also evaluated in the study. Furthermore, impact of flooding duration changes on the soil respiration flux will be analyzed. Finally, the study will verify the hypothesis by analyzing the dynamics of soil organic carbon, litter and soil respiration flux at stages of before, during and after flooding disturbance. The research results are very important to reveal the soil carbon cycle regulation，predict the global carbon balance, and protect the soil carbon pool of desert riparian forest system in the arid area.

荒漠河岸林是干旱区植被分布最为集中的地区之一，也是陆地生态系统营养循环和碳平衡的关键成分之一。基于生境水分极端变化可能会使河岸林土壤碳库的"源"/"汇"功能发生转换的假设，以空间位置不同的胡杨林为对象，以水淹干扰为切入点，采用野外调查、控制试验及室内试验方式结合方式，对比研究水淹持续周期变化对土壤活性有机碳影响的差异性，揭示凋落物分解特征及其对不同持续周期水淹干扰的响应，解析凋落物对土壤有机质矿化速率的影响，评估凋落叶对土壤有机碳库的贡献；揭示水淹和凋落物交互作用下的土壤呼吸通量的动态变化，评估凋落物层呼吸对土壤呼吸的贡献，解析水淹持续周期变化对土壤呼吸通量的影响。通过对比分析水淹干扰发生前以及水淹期间、水淹结束后土壤活性有机碳，凋落物及土壤呼吸通量的变化，对假设予以验证。研究成果对揭示干旱区土壤碳循环过程、全球碳平衡预测及干旱区荒漠河岸林土壤碳库保护等有重要意义。

荒漠河岸林是干旱区植被分布最为集中地区之一，也是陆地生态系统营养循环和碳平衡的关键成分之一。在塔里木河流域分布着世界上面积最大的以胡杨为主体的荒漠河岸林，它们依水而生，无水而亡。在全球气候变化大背景和人类活动干扰下，塔河天然胡杨林大面积衰亡。本项目以塔河干流区胡杨林土壤碳库功能为对象，基于生境水分极端变化可能会使河岸林土壤碳库的“源”/“汇”功能发生转换的假设，从水淹干扰切入，采用野外调查、控制试验等方式，研究胡杨林土壤碳库“源”/“汇”功能。研究成果对揭示干旱区土壤碳循环过程、全球碳平衡及干旱区土壤碳库保护等有重要意义。.为解答这个问题，本项目评估了塔河干流胡杨林土壤有机碳库特征，解析了土地利用变化对土壤有机碳碳库的影响，估算了胡杨林年凋落叶量，探讨胡杨凋落叶对土壤有机碳库的贡献，解析了水淹周期和水淹频次对凋落叶养分分解的作用。主要研究结果如下：.在塔河中、下游荒漠河岸林地，50cm以下土层有机碳含量明显低于上层的，尤其与0-15cm的相比差距明显。在0-5cm土层，塔河中下游约有一半以上地区土壤有机碳含量低于1.08g/kg水平，其余地区土壤有机碳含量处于2.35g/kg水平。与1958年相比，1983年干流胡杨林面积减少21267ha，年凋落叶总量减少约0.33×108-6.52×108kg。胡杨叶片分解速率不会随着水淹持续时间的增加而增加，尤其在2 d-20 d这个周期，凋落叶质量几乎没有发生明显的减少， 30 d之后凋落叶质量有明显变化。水淹对叶片质量的影响主要取决于水淹持续周期，水淹频次的作用较弱。水淹周期长短和水淹次数对叶片中总碳和木质素的含量不会产生影响。.在塔河干流，2000-2010年期间土地利用/覆被的转换导致0-100cm土层土壤有机碳储量发生改变，其中林–灌、林–草、林–裸、草–灌、草–裸和灌–裸这些转换均代表着生态系统的逆向演替，导致土壤有机碳储量损失，土壤碳库功能表现为大气CO2的“源”，生态的正向演替（裸–草、裸–林、裸–灌、灌–草、灌–林、草–林）会使得土壤有机碳储量增加，土壤碳库功能表现为大气CO2的“汇”。