青藏高原森林-草地景观边界生物多样性和碳通量对模拟增温和氮沉降的响应

More attention has been focused on the responses of biodiversity and ecosystem functioning to climate change at landscape boundary. Previous studies are concentrated on the structure and function of landscape boundary, as well as the scale and level characteristics of ecological processes. However, the formation and maintaining mechanism of landscape boundary are poorly understood. The project will be preformatted to study responses of biodiversity and carbon flux to experimental warming and N fertilization at forest-grassland boundary in the Tibetan plateau. According to the survey of biotic factors and abiotic factors, we attempt to reveal the formation and maintenance mechanism of forest - grassland landscape boundary, and further enhancing the dynamic prediction ability for climate changes. Finally, we hope to provide theoretical basis and data support for explore the processes of eco-system management and maintenance.

景观边界内物种对气候变化的响应成为全球变化研究的重要内容。目前有关边界生态的研究大多集中在景观边界的结构、功能以及尺度和等级特征方面，对景观边界内的生态过程、以及景观边界的形成和维持机理研究较少。本项目拟在生态环境脆弱区和气候变化的敏感带青藏高原西藏林芝地区，选取典型的、具有代表性的森林-草地景观地带为研究对象，开展全球变化（升温和氮沉降）对景观边界的研究。通过模拟增温和氮沉降处理，调查和监测处理样方内微环境、植物群落组成和结构、土壤元素含量和微生物生物量，以及植物光合速率和土壤呼吸等变化，探讨该地区森林-草地景观边界的形成和维持机理，以期为增强对未来全球变化情景下景观边界的动态预测能力和该地区生态系统管理提供必要的数据支持。

近年来，全球气候变化越来越受到关注和重视。由于景观边界对气候变化的反映敏感，景观边界内物种对气候变化的响应成为全球变化研究的重要内容，青藏高原特殊的地理和气候环境，使其成为典型的生态环境脆弱区和气候变化的敏感带，对气候变化和人为干扰的响应具有超前性，因此，它是研究全球变化对景观边界影响的理想场所。以西藏东南区林芝县布久乡朱曲登村森林-草地景观边界为研究对象，于2014年7月到2017年7月原位模拟氮沉降（对照CK，0kg•hm2•a-1、低氮LN，25kg•hm2•a-1、中氮MN，50kg•hm2•a-1和高氮HN,150kg•hm2•a-1 ）和增温处理，探究施氮和增温对森林-草地景观边界微环境，植物群落，土壤元素、酶活性、微生物，光合速率以及土壤呼吸的影响。结果表明：施氮和增温引起了微环境的改变，改变了群落的组成与结构；不同的氮沉降水平和增温处理对土壤养分都有一定的影响，不同层次土壤养分变化并不完全相同；氮沉降和增温对20～40cm土壤酶活性影响均显著，对0～20cm土壤酶活性影响显著性不完全相同，不同层次土壤酶活性响应不完全相同；模拟氮沉降和模拟增温使得边界土壤中细菌数量增加，使得0～20cm边界土壤中放线菌数量增加，而使得20～40cm边界土壤放线菌数量降低，抑制了边界土壤中霉菌的生物量；景观边界草本、灌木和乔木三类植物光曲线呈现明显的规律性；景观边界土壤呼吸呈明显的单峰型日变化，具有明显的季节动态变化，土壤呼吸最高值出现在7月，最低值出现在12月，施氮与增温抑制了土壤呼吸，土壤呼吸与土壤含水量呈极显著线性正相关关系，与土壤温度呈极显著指数正相关关系，模拟氮沉降增强了景观边界土壤呼吸的温度敏感性。