《黃土高原典型草原生物土壤結皮固碳潛力研究》是依託蘭州大學，由牛得草擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：黃土高原典型草原生物土壤結皮固碳潛力研究
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：牛得草
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物土壤結皮在乾旱和半乾旱區群落演替、生物地球化學循環、土壤生態水文及生態修復過程中發揮著重要作用。放牧與圍封作為草地的主要利用管理方式，直接影響草地生物土壤結皮的發育程度及其結構組成，最終影響其固碳過程。乾旱半乾旱地區的降水格局變化對生物土壤結皮的固碳過程也有重要的調控作用。黃土高原是我國乃至世界上水土流失最嚴重、生態環境最脆弱的地區，退耕（牧）還草工程實施後，植被有所改善，且退化恢復的草地出現大面積的生物土壤結皮。鑒於此，本研究以黃土高原典型草原為研究區域，研究放牧與圍封條件下生物土壤結皮發生髮育過程，以及降水量格局變化下土壤生物結皮及其整個草地系統CO2交換量，以期闡明放牧與圍封條件下生物土壤結皮CO2交換過程及機制、其碳源/匯功能以及對整個草地系統源/匯功能的貢獻，對認識生物土壤結皮的生態固碳功能及對草地生態系統碳平衡的準確估算具有重要意義。
結題摘要
生物土壤結皮是乾旱、半乾旱生態系統中的重要生物組成部分，但是，當前很多關於乾旱、半乾旱區系統碳源/匯的研究都忽略了生物土壤結皮的淨CO2通量。本研究以黃土高原典型草原為對象，通過4年的野外觀測和室內試驗，測定了圍封草地生物土壤結皮的地表CO2通量的季節動態和全年釋放量，量化了生物土壤結皮在系統碳過程中的貢獻；研究了模擬降水對生物土壤結皮淨CO2通量和土壤呼吸及其組分的影響，以及生物土壤結皮的淨CO2通量和土壤呼吸與微生物呼吸及其溫度敏感性對放牧的回響；力圖闡明生物土壤結皮淨CO2通量在系統碳循環中的貢獻，及降水和放牧對其的影響及其機制，以期為準確預測全球氣候變化下黃土高原典型草原碳源匯特徵的變化和該區草地的可持續利用提供科學依據。主要研究結果如下： 1. 生物土壤結皮在調節地表CO2通量中起到了重要的作用。與裸地相比，生物土壤結皮顯著降低了地表CO2通量，藻類結皮和蘚類結皮的降低幅度分別為18.2%和12.4%。藻類結皮和蘚類結皮的總光合速率相似，分別為61.6 g C m-2 y-1和60.0 g C m-2 y-1；淨固碳速率分別為36.5 g C m-2 y-1和24.8 g C m-2 y-1，藻類結皮具有更高的固碳效率。該區生物土壤結皮對系統固碳的貢獻率約為22.4% - 32.2%。生物土壤結皮對於地表CO2通量的影響，主要是通過增加土壤的SOC、TN、TP、SMBC、和SMBN含量，改變真菌/細菌比來實現。 2. 降水量的大小是影響生物土壤結皮碳通量的最主要因素。當降水量低於這個值時，生物土壤結皮將表現出淨碳釋放，藻類結皮固碳的閾限值小於2 mm，而蘚類結皮的閾限值在2 mm和5 mm之間。當達到降水量的閾限值時，生物土壤結皮種類和生物土壤結皮蓋度對其碳的固定能力沒有影響。 3. 模擬踐踏顯著降低了生物土壤結皮地表CO2通量和水分入滲率。隨著踐踏強度的增加，生物土壤結皮水分入滲率持續下降；生物土壤結皮的存在提高土壤表面水分入滲率的趨勢。模擬踐踏降低了生物土壤結皮的地表CO2通量，也顯著地降低了生物土壤結皮的呼吸，減少了碳排放，但踐踏強度對地表CO2通量無影響。該區藻類結皮在踐踏約10天后可恢復其原有的碳過程。模擬踐踏對生物土壤結皮地表CO2通量與土壤溫度的相關性無影響，但是生物土壤結皮的存在顯著升高了地表CO2通量的溫度敏感性(Q10值)。
