荒漠胡杨林“盐肥岛效应”下的土壤呼吸及养分盐分协同调控机制

Soil respiration in arid desert area, as an important component of the terrestrial ecosystem soil respiration, have been significantly affected by the surface of plant litter. Currently, research on driving mechanism of nutrient-salts on soil respiration caused by litter, is scarce. In this project: (1) we will investigate the spatio-temporal variation of canopy features, elements content of litter within Populus euphratica community in Xinjiang, clarifying the changes of soil nutrients and salt influenced by litter; (2) Combing with the regulating effect of soil microorganisms and enzymes to explain the effects of soil temperature and moisture, nutrient input and salt migration caused by litter degradation on soil respiration, and probe into the influence mechanism of litter on soil respiration under the "fertile island, salt island effect" of Populus euphratica community in desert; (3) Using interactive control test, the feedback relationship between soil respiration and litter decomposition, nutrient input and salt movement will be revealed. The research results will enrich and improve the theory of soil respiration in the arid desert area, and explore the scientific issues on "Mechanism for soil respiration and synergetic regulation of nutrient-salt under the effects of ‘salt-fertile island’ in Populus euphratica forest of desert", and also provide scientific basis for guiding the Populus euphratica conservation in desert.

干旱荒漠区土壤呼吸作为陆地生态系统土壤呼吸的重要组分，受地表植物凋落物影响显著，目前该区域由凋落物引起的养分盐分对土壤呼吸的驱动机制研究较为匮乏。本项目拟在新疆荒漠典型胡杨群落内：（1）开展林冠和凋落物特征、冠下土壤元素和土壤呼吸调查分析，明晰凋落物影响下的土壤养分盐分变化和土壤呼吸时空异质性；（2）结合土壤微生物和酶的调控作用，深入剖析由凋落物降解引起的土壤温度和水分、养分输入和盐分运移对土壤呼吸的影响，探究“肥岛、盐岛效应”下荒漠胡杨群落凋落物对土壤呼吸的影响机理；（3）利用交互控制试验揭示土壤呼吸与凋落物降解、养分输入和盐分运移的反馈关系。研究有助于丰富和完善干旱荒漠区土壤呼吸理论，深入探究“荒漠胡杨林‘盐肥岛效应’下的土壤呼吸及养分盐分协同调控机制”这一科学问题，为指导荒漠胡杨资源保育提供科学依据。

干旱荒漠区土壤呼吸作为陆地生态系统土壤呼吸的重要组分，受地表植物凋落物影响显著，目前该区域由凋落物引起的植物冠下水分-养分对土壤呼吸的驱动机制研究较为匮乏。本项目在新疆荒漠典型胡杨群落内，开展林冠下土壤元素和土壤呼吸调查分析，明晰凋落物影响下的土壤温度、水分、养分变化和土壤呼吸时空异质性，利用交互控制试验揭示土壤呼吸与水分、养分的反馈关系，探究了胡杨“盐肥岛效应”下土壤微生物群落的功能多样性，揭示了胡杨群落碳收支的季节和年际变化及其环境驱动机制。研究结果表明：（1）艾比湖流域内荒漠胡杨林冠下土壤温度、土壤含水量和土壤呼吸均存在由内向外的空间变化差异；（2）碳添加对土壤呼吸的影响不显著，而氮添加和水添加对土壤呼吸的影响极显著（P<0.01），碳添加对土壤呼吸的影响略大于水添加；（3）胡杨冠内和冠外的土壤微生物对碳源的利用能力具有显著差异（P<0.05），冠内土壤微生物群落的AWCD值总是一直和均匀度指数变化趋势相一致；（4）不同生境之间土壤呼吸均值存在显著差异（P<0.05），土壤呼吸均值大小依次为河岸边>过渡带>沙漠边缘，除土壤温度和pH变异程度较小外，其他测定因子的变异系数在10.9%-84.3%之间，均为中等变异驱动，土壤呼吸空间变异的主导因素会随水分状况的变化而变化，并且主导因素对土壤呼吸的空间非平稳效应也会发生变化；（5）杜加依林碳交换年收支的平均值范围是-127.331至-105.418gC·m-2·yr-1，是一个典型的碳汇，碳通量及其组分表现出较为明显的年际和季节变化，荒漠杜加依林NEP对气象环境因子的响应程度和性质存在显著的季节性差异。该研究结果有助于深入理解干旱荒漠区胡杨群落冠下土壤呼吸调控机制，可为全球变暖背景下的干旱区碳收支评估和荒漠胡杨资源保育起到一定的参考价值。