| [중국] 중국, 생물토양 피막에서 대기교환의 수분과 온도의 관계
섬유식물과 생물토양피막(biological soil crusts)의 모자이크식 분포(Mosaic distribution)는 중앙아시아 황막지역 지표 피복의 주요 형식이다. 이 지역에서 생물토양피막은 전체 지표의 40% 이상의 면적을 차지하였고 생물토양피막의 잠재적인 광합성능력은 관속식물(vascular plants)에 해당하기에 이로부터 피막이 성장되고 있는 토양은 건조지역의 탄소 순환에서 중요한 작용을 가지고 있다고 추측한다. 그러나 이와 관련된 많은 연구는 대부분이 실내 조건에서 생물토양피막의 광합성 생리측정을 진행하였다.
중국과학원 신강생태지리연구소 Yuan-ming Zhang 연구원이 이끌고 있는 "생물토양피막 생태학" 연구팀은 "973"프로젝트와 국가자연과학기금의 지원을 받고 건조하고 가문 사막지역에서 생물토양피막이 토양을 성장시키는 탄소 통과량에 관한 과학문제에 대해 Gu`erbantonggute 사막의 생물토양피막이 황막(desert) 토양 - 대기 계면 탄소 교환에서의 작용을 실제로 측정하고 연구하였다.
연구결과에 의하면, 토양 표면에서의 생물토양피막 성장은 토양 CO2가 대기로의 방출을 현저하게 저해하였고 지표 생물토양피막은 1/4 ~ 1/2에 해당하는 토양탄소를 효과적으로 감소시킬 수 있고 이는 또한 토양 - 대기 계면의 탄소 교환과정에 현저하게 영향이 미치고 있었음을 확인하였다. 이 연구결과는 생물토양피막은 황막 토양 - 대기 계면의 탄소교환에서 매우 중요한 역할을 일으키고 있다는 것을 설명한다.
이 생태과정에서 자연적 조건에서 토양 수분과 온도의 커플링 관계는 관건적인 작용을 일으키고 있다. 온도의 변화(썹씨 10도에서 300도)는 생물토양피막에 대한 광합작용은 현저한 영향이 미치지 않았지만 온도가 올라감에 따라 "토양의 호흡"을 현저하게 향상시킨다.
반대로, 낮은 온도는 피막 광합성 활성시간을 확대시킬 수 있고 피막이 토양을 성장시키는 탄소 포획량을 증가시켰다. 이 연구결과는 이른 봄의 눈이 녹는 시기와 눈이 덮여 있는 시기가 생물피막이 토양 탄소 포획량을 증가시키는 주요한 시간대일 가능성을 제시해주고 있다.
이상의 연구결과는 Carbon flux in deserts depends on soil cover type: a case study in the Gurbantonggute Desert, North China의 제목으로 Soil Biology and Biochemistry에 발표되었다(2013，58：332-340).
[원문보기]
新疆生地所生物土壤结皮生态学研究获进展
维管植物和生物土壤结皮的镶嵌式分布是中亚荒漠区地表覆盖的主要形式。在这一地区，生物土壤结皮占据了地表40%以上的面积，由于生物土壤结皮的潜在光合能力与维管植物相当，据此推测，结皮发育土壤在干旱区碳循环中可能具有重要的作用，然而，相关的研究多集中于室内条件下生物土壤结皮的光合生理测定方面。
中科院新疆生态与地理研究所张元明研究员领导的“生物土壤结皮生态学”研究团队在“973”项目和国家自然科学基金的资助下，围绕干旱荒漠区生物土壤结皮发育土壤的碳通量特征这一科学问题，实测研究了古尔班通古特沙漠生物土壤结皮在荒漠土壤-大气界面碳交换中的作用。
研究表明，生物土壤结皮在土表的发育显著阻碍了土壤CO2向大气的释放，地表生物土壤结皮能有效减少1/4至1/2的土壤碳释放，显著影响土壤-大气界面碳交换过程。这一结果说明，生物土壤结皮在荒漠土壤-大气界面碳交换中扮演重要角色。在这一生态过程中，自然条件下土壤水分和温度的耦合关系起着关键性作用。温度变动（10至300C）对生物土壤结皮的光合作用无显著影响，但温度的升高却能显著刺激土壤呼吸；相反，低温能延长结皮光合活性时间，增加了结皮发育土壤的碳截获量。这一结果暗示，早春融雪和积雪覆盖期可能是生物结皮发育土壤碳截获的主要时段。
以上研究成果以Carbon flux in deserts depends on soil cover type: a case study in the Gurbantonggute Desert, North China为题在Soil Biology and Biochemistry（2013，58：332-340）发表。
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