研究了腾格里沙漠东南缘沙坡头地区不同建植年限（16、21、27、44和52a）人工植被区中发育藻结皮的净光合速率、年固碳量和累计固碳量变化特征,并分析了其与结皮生物学参数（盖度和生物量）和土壤表层0-3 cm有机碳含量的相关关系。结果表明：1）随着人工植被区建植年限的增加,藻结皮的最大净光合速率显著增加,从植被建植16a藻结皮的1.63μmol m^-2s^-1增加至植被建植52a的2.81μmol m^-2s^-1;藻结皮的最大光合速率与结皮生物量和结皮盖度呈显著正相关关系;2）藻结皮的年固碳量随植被区建植年限的延长呈指数增加,随着人工植被区建植年限的增加,藻结皮的年固碳量显著增加,从建植16a藻结皮的C 0.2 g m^-2a^-1增加到52a的C 2.78 g m^-2a^-1;3）植被区建植后,藻结皮的固碳总量经历两个阶段的变化,建植16a到27a,藻结皮固碳总量在C 2.2-6.2 g m^-2,建植44a后,固碳总量增加到C 23.9 g m^-2;并且,藻结皮的固碳总量与土壤表层有机碳含量呈显著线性正相关关系。以上研究结果说明,随着人工植被固沙区的演替,藻结皮发育成熟度逐渐提高,其光合固碳能力显著提高,有利于干旱区土壤有机碳的累计。
水分是控制干旱区生态过程的重要环境因素,在水分受限制的生态系统中,降水通过改变土壤的干湿状态直接控制地下生物过程。生物结皮作为干旱区主要的地表覆盖物,能利用空气中有限的水分进行光合作用,其自身的碳交换是干旱区土壤碳通量的重要组成部分。通过模拟0(对照)、2、5 mm和15 mm 4个降水梯度,利用红外气体分析仪,对古尔班通古特沙漠中部生物结皮以及裸地表观土壤碳通量进行测量,探讨不同强度降水条件下生物结皮对表观土壤碳通量的影响,结果表明:(1)降水增加了生物结皮表观土壤碳释放量,2、5 mm和15 mm 3种降水处理累积碳释放量分别是对照的151.48%、274.97%、306.44%,并且随着降水后时间的延长,表观土壤碳通量逐渐减小直至达到降水前的水平;(2)生物结皮与裸地的表观土壤碳通量对降水的响应不同,对照和最大降水量下,生物结皮表观土壤碳通量大于裸地,但是2 mm和5 mm降水后,生物结皮表观土壤碳通量小于裸地,并且二者在2 mm降水时差异显著(P<0.05),而在其它降水处理下无显著差异;(3)连续两次降水事件,活性碳在初级降水后的大量释放使得二次降水后释放量下降,其中裸地碳释放量下降速率与降水强度正相关。本研究说明,在探求荒漠地区土壤碳交换对降水的响应规律时,应该考虑生物结皮的影响以及连续降水事件的差异。
