高山生态系统土壤有机碳过程: 苔藓植物的作用及对气候变化的响应

Moss is one of the important forest floor plants and plays great roles in many ecological processes including carbon cycling. In this project, the carbon release dynamics of different moss litters, the accumulation, chemical composition and stability of soil organic carbon, and the mineralization and its relationship with soil temperature, soil moisture and microbial activity and community structure will be studied using both field and lab incubation experiments, in order to elucidate the effects and mechanisms of mosses on soil organic carbon mineralization. In addition, a manicipulate warming experiment will be conducted to explore the response of the chemical composition and mineralization of organic carbon in moss-dominated soils in alpine ecosystems to global warming.This study will be helpful in revealing the roles and mechanisms of mosses in alpine ecosystem carbon cycling, in enriching our knowledge on the factors and mechanisms influencing carbon cycling in alpine ecosystems, and is also of great significance in promoting the further research in carbon cycling in alpine ecosystem, improving carbon cycling models, closing the gap in carbon budget estimates in alpine ecosystems, and comprehensively predicting the future changes of carbon cycling.

苔藓是一种重要的地被物，在生态系统碳循环等许多方面发挥着重要作用。本项目从生态系统碳循环的最关键环节--土壤有机碳及其转化出发，以贡嘎山高山生态系统暗针叶林和高山灌丛为研究对象，运用野外定点观测和室内培养试验相结合的方法，从苔藓凋落物有机碳释放动态、不同苔藓覆被下土壤有机碳化学组成和稳定性、不同苔藓覆被下土壤呼吸动态及其与土壤温湿度、土壤有机碳组成、土壤微生物群落结构和活性的关系等方面揭示苔藓植物对高山生态系统土壤有机碳累积、组成和形态转化的影响和机制，丰富对高山生态系统碳循环过程的认识；同时利用野外模拟增温试验，分析苔藓覆被下高山生态系统土壤有机碳组成和矿化对气候变化的响应，更深入的揭示未来气候变化对高海拔生态系统的潜在影响。本项目的实施在促进高山生态系统碳循环的进一步深入研究、推动碳循环模型的改进、提高生态系统碳储量的估算精度，更全面地描述碳循环的未来变化等方面具有重要意义。

苔藓是一种重要的地被物，在生态系统碳循环等许多方面发挥着重要作用。本项目从生态系统碳循环的最关键环节——土壤有机碳及其转化出发，以贡嘎山高山生态系统为研究对象，从苔藓凋落物有机碳释放动态、不同苔藓覆被下土壤有机碳化学组成和稳定性、不同苔藓覆被下土壤呼吸动态及其与土壤温湿度、土壤有机碳组成、土壤微生物群落结构和活性的关系等方面揭示了苔藓植物对高山生态系统土壤有机碳累积、组成和形态转化的影响和机制；同时利用野外模拟增温试验，分析了苔藓作用下高山生态系统土壤有机碳过程对气候变化的响应特征。主要研究成果：1) 高山生态系统不同苔藓物种在化学组成上具有明显差异，毛灯藓和鞭苔与赤茎藓和锦丝藓相比具有较高的多酚和单宁含量；2) 苔藓分解速率及养分释放动态与维管植物凋落物相比具有差异：苔藓与维管植物凋落物特别是杜鹃相比具有较小的分解速率；3) 与裸地相比，苔藓斑块土壤呼吸速率季节波动幅度明显较小；去除苔藓后，高山生态系统土壤CO2排放速率显著降低。同时，由于没有苔藓渗滤液输入，表层土壤有机碳(SOC)、溶解性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量下降，土壤磷脂脂肪酸(PLFA)、细菌和真菌标志物含量也发生改变；4) 不同苔藓物种对亚高山生态系统土壤CO2排放速率的影响具有差异：星塔藓对土壤CO2排放速率的影响程度大于赤茎藓；5）与裸地相比，苔草和赤茎藓作用下表层土壤SOC、TN、DOC、溶解性氮(DN)及土壤真菌含量显著较高，细菌/真菌比值较低；相反，毛灯藓和星塔藓作用下土壤放线菌和丛枝菌根真菌含量较高，但SOC、TN、DOC和DN含量无明显变化，反映了不同苔藓物种对土壤有机碳过程的作用差异；6）苔藓和升温对亚高山生态系统土壤CO2排放速率的影响具有交互效应，去除苔藓后，增温对地表和土壤CO2排放速率的促进效应降低。本项目的研究成果充分揭示了苔藓植物在高山生态系统碳循环过程中的间接作用及不同物种间的作用差异，项目成果极大丰富了对高山生态系统碳氮循环过程及其影响因素和机制的认识。