不同演替序列生物土壤结皮的光合碳固定研究

生物土壤结皮（简称生物结皮）是干旱半干旱地区生态系统的重要组成部分，对荒漠生态系统的维持和运行发挥着极其重要的作用。但到目前为止，有关生物结皮光合作用的研究并不充分。本项目以腾格里沙漠东南缘植被恢复区不同发育序列的生物结皮为研究对象，在野外调查的基础上，结合中科院沙坡头沙漠试验站长期积累的"生物土壤结皮研究数据库"，选取最具代表性的生物结皮类型，采用实验分析、野外观测、人工气候室控制条件下的模拟观测以及模型修正等手段，研究不同演替序列生物结皮的光合作用及其与各生物因子和环境因子的关系，验证并修正现有生物结皮光合固碳模型，合理评估荒漠地区生物结皮的固碳能力；丰富我国乃至中亚荒漠地区有关生物结皮光合固碳的研究内容，为评估荒漠地区植被恢复及其相关的生物结皮发育过程的气候环境效应提供基础依据。

生物土壤结皮（以下简称生物结皮）是荒漠生态系统的重要组成部分，对其光合固碳过程及其机理的研究，是深入理解荒漠地区碳循环与碳固定的关键环节。然而，到目前位置，有关温带荒漠地区生物结皮的光合固碳作用的研究并不充分。沙坡头地区不同年代建立的人工植被区，为研究不同发育阶段生物结皮及其相关生态过程提供了极为理想的场地。本项目采用野外观测与室内分析相结合的方法，对生物结皮的光合速率进行了全面细致的研究。主要结果包括：（1）年季变化特征的观测表明，生物结皮与大气之间的二氧化碳交换速率最大值一般出现在夏季的7月份；虽然藓类的呼吸速率远高于藻类结皮，是藻类的1.8倍，但藓类结皮的净光合速率仍然高于藻类，表明藓类结皮具有更强的固碳能力，其中，真藓结皮的光合能力最强；降雨事件后生物结皮固碳速率出现较大峰值。（2）模拟降水条件下，生物结皮的光合速率在不同水分条件下的差异较大。33%和67%水分饱和度处理藓类结皮净光合速率与温度呈二次方程曲线关系，而100%水分饱和度处理的3种藓类结净光合速率与温度呈直线关系；藓类结皮净光合速率随光合有效辐射的增强而增大，达到光饱和点后缓慢下降，其中，真藓结皮的光照补偿点最大。（3）不同藓类结皮变干过程中其光合速率的变化特征可以在一定程度上解释真藓结皮在沙坡头地区占据分布优势的原因：（4）藻类和藓类能够在较低的温度下进行光合作用；已有的研究结果也表明，中国荒漠地区气候变化的特点是冬季变暖和降雪量增加，因此，研究冬季增雪对生物结皮光合固碳能力具有重要意义。我们利用Li-840A对不同增雪强度下藻类结皮和真藓结皮进行了加强观测，取得了一些有意义的初步结论，并将继续进行相关试验观测。