谢 婷,李云飞,李小军,*

1 中国科学院西北生态环境资源研究院沙坡头沙漠研究试验站, 兰州 730000 2 中国科学院大学, 北京 101408

植被恢复与重建是干旱沙区退化土地修复的有效途径,是该区生物土壤结皮(Biological Soil Crusts,BSCs)发生与发展的关键影响因素[1- 2]。固沙植被建立后,沙丘表面逐渐趋于稳定,以蓝藻为优势的生物土壤结皮开始拓殖,尔后随着植被恢复过程中生物和非生物环境的进一步改善,藻类结皮逐渐向着以荒漠藻类、地衣及藓类等为优势的生物结皮类型演变[3]。BSCs占干旱区地表活体覆盖的40%—70%,是该区地表景观的重要组成部分和土壤碳循环的主要参与者[4- 6]。已有研究表明,BSCs的年固碳量可达11.36—26.75g C/m2[7],而结皮呼吸释放的碳占其固碳量61%[8]。在半干旱草地生态系统中,BSCs呼吸可达土壤呼吸总碳释放量的43%,远大于植被和裸地斑块土壤呼吸的贡献[9]。因此,BSCs的拓殖和发育在干旱区碳循环过程中发挥重要作用。

土壤有机碳矿化是陆地生态系统到大气碳通量最大的组成部分,对维持土壤肥力和养分释放、缓解温室气体的增加及全球气候变化的影响至关重要[10- 11]。沙区固沙植被建立后,伴随着植被的演变,BSCs的物种组成、盖度、生物量、理化性质、微生物属性及水热因子等均发生了显著的变化[7,9,12- 15]。BSCs的这种变化使其本身参与的生态水文过程发生显著变化,进而可能影响其碳循环过程[5- 7,9,12]。因此,BSCs演变对碳矿化的影响逐渐受到关注。如杨雪芹[16]等研究发现,BSCs在由藻类为优势到经藻类和藓类混生向以藓类为优势的结皮演变过程中,其碳矿化速率由0.03 g kg-1d-1增加到0.04 g kg-1d-1,累积可矿化碳量的比例在4.7%—6.9%之间。……