在干旱生态系统中的模拟降雨实验中，土壤湿度和生物结皮的变化调节了土壤呼吸的响应

《Plant and Soil》：Alterations in soil moisture and biocrusts modulate the response of soil respiration to simulated rainfall experiment in a dryland ecosystem

本研究通过中国黄土高原实地实验模拟降雨变化（-75%至+40%），揭示降雨对土壤呼吸的双重直接影响及间接调控机制。结果表明，土壤呼吸随降雨减少显著下降（-69%），随增加而上升（+42%）；间接影响中，土壤湿度和苔藓生物结皮覆盖度起关键作用，而蓝藻和地衣覆盖度无显著关联。该发现为干旱区土壤碳循环模型优化提供依据。

　　

摘要

背景与目的

降雨量的变化对干旱生态系统的土壤呼吸作用有显著影响。生物结皮层使得土壤呼吸作用与降雨变化之间的关系变得更加复杂。然而，生物结皮层对降雨模式变化的响应机制以及调控土壤呼吸作用的机理仍不甚明了。

方法

我们在中国黄土高原一个以生物结皮层为主的干旱生态系统中进行了野外实验，模拟了降雨量变化（-75%、-50%、-25%、0%、+10%、+15%、+40%）的情况。

结果

我们发现降雨对土壤呼吸作用具有双重影响。降雨量的变化会直接影响土壤呼吸作用：当降雨量减少25%、50%和75%时，土壤呼吸作用分别降低了24%、65%和69%；相反，当降雨量增加10%、15%和40%时，土壤呼吸作用分别增加了27%、23%和42%。降雨变化还通过调节土壤湿度和苔藓生物结皮层的覆盖度间接影响土壤呼吸作用。研究结果表明，土壤湿度是调节土壤呼吸作用对降雨变化响应的关键因素。蓝细菌和地衣生物结皮层的覆盖度以及土壤总碳含量并未对土壤呼吸作用产生显著影响，而苔藓生物结皮层的覆盖度与土壤呼吸作用之间存在显著的正相关关系。

结论

我们的研究表明，无论是模拟的降雨量增加还是减少，都会显著影响土壤呼吸作用。降雨量增加导致的土壤湿度提升和苔藓生物结皮层覆盖度增加会促进土壤呼吸作用。这一发现有助于改进模型对气候变化对干旱生态系统土壤碳循环影响的预测。