腾格里沙漠东南缘生物结皮土壤呼吸对水热因子变化的响应

摘要

生物结皮土壤呼吸是干旱区碳循环的重要参与者,是了解荒漠生态系统碳循环的重要过程之一,但有关生物结皮土壤呼吸对水热因子的响应还存在许多不确定性,难以在区域尺度上准确评估生物结皮土壤系统碳排放对水热因子变化的响应及反馈方向和程度。该文以腾格里沙漠东南缘天然植被区藓类和藻-地衣结皮土壤为研究对象,利用开顶式生长室模拟增温,采用全自动土壤碳通量测定系统研究了模拟增温及降水格局变化对不同类型生物结皮土壤呼吸的影响。结果表明:观测期间(2016年4月1日到7月31日),不同自然降水事件下(降水量在0.3–30.0 mm间),藓类结皮土壤呼吸速率在–0.16–4.69μmol·m^(–2)·s^(–1)之间变动,藻-地衣结皮土壤呼吸速率在–0.21–5.72μmol·m^(–2)·s^(–1)之间变动。藓类结皮土壤呼吸速率平均为1.09μmol·m^(–2)·s^(–1),高于藻-地衣结皮土壤呼吸速率的0.94μmol·m^(–2)·s^(–1),是藻-地衣结皮土壤呼吸速率的1.2倍。生物结皮土壤呼吸在不同的降水事件下具有明显的时空异质性,且生物结皮土壤呼吸速率与降水量有显著正相关关系。对照下两类结皮土壤呼吸速率平均为1.24μmol·m^(–2)·s^(–1),增温条件下为0.79μmol·m^(–2)·s^(–1),增温显著降低了其呼吸速率,增温主要是通过加速土壤水分的散失而降低两类结皮土壤呼吸。大多数情况下,土壤温度和生物结皮土壤呼吸呈现类似的单峰曲线,但土壤温度峰值出现的时间滞后于生物结皮土壤呼吸峰值出现的时间,滞后时间一般为2 h。