荒漠生物结皮碳交换对模拟增温和降雨变化的响应

生物结皮是干旱荒漠区的重要地表覆被,在未来气候变化加剧的背景下,认识其主导的碳交换过程对于准确评估区域甚至全球碳平衡具有重要意义。尽管针对荒漠生物结皮碳循环过程如何响应全球气候变化已开展了一些研究,但仍缺少关于增温和降水变化及其互作效应的试验研究。本文以腾格里沙漠东南缘的藓结皮和藻结皮为研究对象,基于野外模拟增温和5个降水梯度(2、5、8、13、20 mm)下总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(ER)和净生态系统碳交换量(NEE)的监测,评估其碳交换对未来气候变化的响应。结果表明:(1)增温仅显著影响藓结皮日NEE,降水变化显著影响两种生物结皮日GPP、ER和NEE,增温和降水变化之间没有互作效应。(2)5个降水梯度下,增温平均降低了20.8%藓结皮累积GPP,同时增加了9.9%累积ER,净效应表现为累积NEE平均增加102%;然而,增温提升了藻结皮264%GPP,提高藻结皮24.2%ER,其NEE没有显著变化。(3)藓结皮ER和NEE分别与温度和土壤湿度指数正相关和线性负相关,而增温条件下的藻结皮NEE与二者无显著相关关系。未来全球气候变暖可能会促进荒漠藓结皮的净碳固定,而对藻结皮净碳交换量没有显著影响。因此,在预测未来荒漠生态系统的碳收支时,应考虑不同生物结皮碳交换对气候变暖和降水变化的响应差异。