固沙植被演替过程中土壤微生物量碳、氮变化及其对环境因子的响应

土壤微生物量碳、氮在荒漠生态系统碳、氮养分循环及植物养分有效性中起着至关重要的作用，是土壤恢复和环境变化的指示器。植被演替过程中生物和非生物因子的变异以及全球变化背景下的波动必然引起土壤微生物量碳、氮及其周转的变化，改变养分循环过程，进而影响生态系统结构和功能，而关于土壤微生物量养分对环境因子的响应的许多不确定性是所面临的重要科学问题之一，特别是对植被演替和全球变化的响应研究较缺乏。针对这一现状，本项目利用沙坡头不同演替阶段固沙植被长期监测样地，结合实验模拟，研究植被演替过程中生物和非生物因子变异及全球变化可能引发的降水、温度、CO2浓度、N沉降等因子的潜在变化对不同演替阶段植被区土壤微生物量碳氮特征及其周转的影响，进而分析荒漠生态系统碳、氮养分循环特征及微生物量对养分固持和有效性的调控和潜在贡献，为进一步阐明荒漠生态系统对全球变化的响应提供依据。

土壤微生物量碳、氮在荒漠生态系统碳、氮养分循环及植物养分有效性中起着至关重要的作用，是土壤恢复和环境变化的指示器。本项目研究了腾格里沙漠东南缘人工固沙植被演替过程中土壤微生物量碳氮和酶活性变化，以及微生物量碳氮和酶活性对环境因子，特别是全球变化背景下降水变化的响应，结果表明：（1）土壤微生物量碳氮及脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性随固沙植被的演替而成增大趋势，且表现为最初阶段增加缓慢、中期增加较快和后期增加缓慢的趋势，其动态过程符合Logistic方程。随土壤深度的增，土壤微生物量碳氮的增加幅度减小。（2）不同类型生物土壤结皮、季节变化及灌丛斑块分布对土壤微生物量碳氮和酶活性存在显著影响。表现为以藓类为主的生物土壤结皮覆盖的土壤斑块微生物量碳氮和酶活性均大于以藻类为主的生物土壤结皮斑块；微生物量碳氮和酶活性表现为夏季>春季>秋季>冬季，而在不同植被覆盖斑块之间表现为灌丛斑块>灌丛间裸地。（3）土壤微生物量碳氮对降水变化的响应显著受降水间隔长短的影响，而受降雨量影响不显著。（4）随固沙植被的演替，土壤有机碳组分含量均呈增加趋势，轻组有机碳和微生物量碳占总有机碳的比例也成增加趋势，而可溶性有机碳和重组碳比例呈下降趋势。