紫外辐射强度对南极苔原温室气体产生与排放过程的影响

温室气体浓度增加引起的全球变暖和臭氧层损耗导致的地表紫外辐射增强是当今重要的两大全球性环境问题；南极是全球紫外辐射强烈的地区，也是全球变化的敏感区。本项目将两大环境问题结合起来，以南极法尔兹半岛苔原作为研究区域，研究紫外辐射强度对南极苔原CO2、CH4和N2O通量日变化和夏季变化的影响规律；通过实验模拟，研究UV-B和UV-A辐射增强对南极苔原土壤呼吸速率以及CH4和N2O产生与排放过程的影响；研究紫外辐射增强对苔原土壤中产温室气体的基质、微生物数量与活性及其酶活性的影响，查明其对苔原温室气体产生与排放的影响机理；综合探讨紫外辐射增强与气候变暖对南极苔原温室气体排放的影响。本项目将为客观评价紫外辐射的生态作用和紫外辐射增强背景下南极苔原温室气体产生与排放量的变化趋势提供依据，为紫外辐射强度与温室气体源汇过程综合研究提供范例，从深层次上揭示全球变化对南极苔原碳氮生物地球化学循环过程的影响。

南极是全球紫外辐射强烈的地区，也是全球变化的敏感区。项目组成员开展了三年夏季南极苔原温室气体通量的野外观测，重点研究了紫外辐射强度与光照条件对南极苔原温室气体（氧化亚氮、二氧化碳和甲烷）通量的影响；兼顾海洋动物活动与其它环境因子的综合影响，详细研究了南极苔原温室气体通量的时空变异规律。查明了紫外辐射强度对苔原温室气体通量的影响规律，发现紫外辐射强度减弱，增加了苔原N2O和CH4排放以及苔原呼吸速率，苔原由弱的碳汇变为净的碳源，从而降低了苔原碳汇。较黑暗条件下，光照增加了苔原对甲烷的吸收但促进了N2O排放，提出光照下苔原植物光合作用释放氧气，减少了土壤CH4产生或增加了其氧化量的机制；光照促进了土壤硝化及其耦合的反硝化作用，而增加了N2O产生；证实光的可利用性对南北极苔原CH4和N2O净收支有重要影响。发现光照下湖藻光合作用显著增加了湖泊N2O的排放，而减少了CH4排放。提出海洋动物聚居地是极区甚至全球N2O和CH4排放的热点。对比研究了南极苔原沼泽与高地苔原温室气体通量的时空变异规律，提出未来气候变暖与降水增加将改变苔原水文条件，从而减少苔原N2O排放和甲烷的消耗。证实南极苔原呼吸速率具有高的温度敏感性，海洋动物活动增加了苔原呼吸速率，且当前的气候变暖将进一步减少苔原碳汇。.此外，还开展了南极苔原土壤微生物群落多样性、氮转化过程、磷循环与磷化氢产生过程等的研究，查明了南极苔原典型生态区土壤细菌群落的空间分布规律，阐明了海洋动物粪的沉降量对土壤剖面细菌丰度与多样性的影响；揭示企鹅与海豹的活动导致了土壤细菌群落的多样性下降；发现粪土沉积剖面中细菌丰度和多样性的垂直分布响应于历史时期企鹅种群数量的变化。研究了苔原湿地厌氧氨氧化与其它途径氮转化速率的空间变异规律，证实厌氧氨氧化是南极苔原氮循环中不可忽视的途径。提出企鹅活动显著地增加了苔原土壤中磷化氢的形成和磷的贡献量；查明了冰川活动对北极王湾海洋沉积物中基质结合态磷化氢浓度和磷循环的影响；研究了巢湖沉积剖面中磷化氢分布规律及其与人类活动的关系等。.发表标有该项目资助号的论文计18篇(含接受2篇)，其中SCI收录论文12篇；国内核心期刊论文5篇。通过该项目，为我国在南极积累了大量的痕量气体浓度与通量和土壤微生物学信息的资料，奠定了我国在南极碳氮磷循环研究领域的领先地位。