典型草原不同围封年限对CH4吸收的影响

选取内蒙古典型草原不同围封年限(0,8,11,14,21,25年)土壤为研究对象,采用室内培养的方法,调节含水量至25%(W/W),并注入纯CH₄(使瓶内初始CH₄浓度分别为2.24,340,7000 μL·L^-1)后密封,在(25±1)℃条件下恒温培养,研究不同围封年限土壤对CH₄吸收能力的影响。结果表明:与自由放牧草地相比,重度退化草地采取生长季围封恢复措施后,围封年限对CH₄吸收有显著影响(F=11.1134,P<0.01),草地围封8年时土壤吸收CH₄的能力达到最大,而在14年时吸收能力最小。针对不同初始外源CH₄浓度而言,CH₄的累积吸收量随CH₄初始浓度的升高而升高,在低、中初始CH₄浓度下CH₄的累积吸收量与土壤有机碳含量成负相关(R=0.9292,P<0.01;R=0.7502,P<0.05),表明土壤有机碳和外源CH₄浓度是影响土壤CH₄吸收的重要因子。     

开垦种草对高寒草甸土壤理化性质的影响

对玛曲高寒草甸天然草地及开垦种草8年和20年草地土壤理化性质进行了比较研究。结果表明,土壤含水量天然草地显著高于开垦种草8年草地;土壤容重0～10 cm土层天然草地显著高于开垦种草20年草地;0～60 cm土层土壤有机碳含量天然草地显著高于开垦种草草地,比开垦种草草地高38.66%。土壤全氮、速效氮、全磷和速效磷含量天然草地显著高于开垦种草草地。土壤全氮、速效氮和全磷含量随开垦种草年限增加逐渐下降。各样地土壤全氮、速效氮与土壤有机碳呈显著正相关关系。     

黄土高原云雾山草地土壤有机碳、全氮分布特征

2007年11月28日-12月1日对云雾山4类天然草地,以及不同生长年限的人工紫花苜蓿(Medicago stativa L.)草地、沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)灌木、农田进行土壤有机碳、全氮分布分析,以期为该地区的草地生态系统的合理利用和减排温室气体提供科学依据。结果表明:土壤有机碳、全氮含量的排序为:天然草地(人工草地(灌木(农田。对0~40 cm土壤每10 cm土层土壤有机碳、全氮含量测定发现:除9年生人工苜蓿草地在20~30 cm土层的有机碳含量相对10~20 cm无降低外,其他均表现为随土层深度的增加而依次降低。有机碳、全氮含量天然草地10~20,20~30,30~40 cm,以及5年、7年、9年人工草地土层之间差异水平基本达到显著水平。天然草地和人工草地土壤有机质含量与其全氮含量呈极显著线性相关(P<0.01)。人工草地土壤有机碳,全氮含量随种植年限增长而增加,全氮含量增加程度大于有机碳。因此,云雾山天然草地有机碳、全氮含量最高,人工草地随着生长年限的延长也是碳氮积累的过程,农田含量最低,天然草地在碳氮储存方面发挥着更积极的作用。土壤有机碳、全氮在土壤表层(0~10 cm)含量最高,在云雾山地区通过退耕还草,加强植被恢复管理,有利草地生态系统的健康发展。     

土地利用方式对陇中黄土高原土壤理化性状的影响

对陇中黄土高原至少50年传统耕作历史的农耕地和退耕20年的草地土壤理化性状进行了比较研究。结果表明,1)不同土地利用方式对土壤有机碳、全氮、速效磷、pH值和容重有显著影响。0~10 cm土层土壤有机碳含量草地显著高于农田,全氮含量差异不显著,20~100 cm土层有机碳和全氮农田高于草地(P<0.05);土壤全磷含量农田虽高于草地但无显著差异。土壤C/N除0~10 cm土层外,农田高于草地。在整个土壤剖面上,草地土壤pH值显著高于农田(P<0.05);除10~20 cm和底层土壤外,草地土壤容重也高于农田。2)草地土壤有机碳和全氮随土壤深度增加而降低,而农田土壤在0~30 cm土层随土壤深度的增加而增加,在30 cm土层以下与草地有相同趋势。草地土壤全磷含量各土层间没有显著差异,农田土壤全磷含量与土壤有机碳和全氮含量变化趋势一致;草地和农田土壤速效磷含量都呈减少趋势。土壤pH值随土壤深度的增加而增加。3)各样地土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷与土壤容重和土壤pH值之间呈极显著负相关,土壤容重与土壤pH值呈极显著正相关,土壤有机碳、全氮、全磷和速效磷之间也呈极显著正相关关系。     

不同利用方式对小针茅荒漠草原土壤活性有机碳的影响

通过围封、3个放牧梯度[0.50羊单位/hm²(G_0.50)、0.94羊单位/hm²(G_0.94)、1.25羊单位/hm²(G_1.25)]和开垦5种不同的处理条件下,对内蒙古小针茅荒漠草原土壤总有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳含量和土壤基本理化的影响开展野外监测试验。结果表明,1)不同利用方式下,小针茅荒漠草原土壤总有机碳、全氮、全磷、碳氮比均表现为围封>G_0.50>G_0.94>开垦>G_1.25。其中围封区的土壤有机碳含量、全氮含量显著高于G_0.94、G_1.25和开垦区(P<0.05),随着放牧强度的增加,土壤有机碳、全氮、全磷、碳氮比均呈现逐渐降低的趋势。2)开垦区和放牧区土壤表层(0~20 cm)水溶性有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳含量,均显著低于围封区(P<0.05);在放牧区,随着放牧强度的增加土壤活性有机碳含量均逐渐降低。3)围封4年后小针茅荒漠草原土壤活性有机碳占总有机碳的比例提高,放牧和开垦使活性有机碳的比例下降。其中,围封区的土壤微生物量碳比例显著高于G_0.94、G_1.25和开垦区(P<0.05),较G_0.50、G_0.94、G_1.25和开垦区分别增加了0.26,0.53,0.66和0.43个百分点。4)土壤总有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳含量均具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的正相关关系,土壤活性有机碳组分与土壤理化性质具有密切的关系。     

贵州喀斯特山区草地生态系统类型转变对土壤有机碳的影响

为探明喀斯特生态脆弱区土地利用方式转变对土壤有机碳的影响,以贵州省不同海拔梯度下的草地及其相应开垦的农田为研究对象,采用成对设计的方法研究了不同海拔梯度下草地、农田的有机碳特征及草地生态系统类型转变对土壤有机碳的影响。结果表明:研究区草地、农田土壤体积质量随土层深度增加显著升高(P <0.05),增幅为17.85%～45.74%,草地转变为农田后土壤体积质量均显著增加,增幅为5.09%～10.88%。研究区草地、农田土壤有机碳含量随土层深度的增加而显著降低,表层(0～10 cm)土壤有机碳含量占整个研究区(0～50 cm)的54.93%,呈表层富集现象。草地生态系统类型转变导致整个研究区土壤有机碳含量显著下降,降幅为19.64%～57.12%,且降幅随着海拔高度的增加而增大;草地转变为农田使土壤有机碳密度下降,降幅12.22%～50.73%。     

青海湖农场退耕还林草后的土壤碳氮变化

对青海湖农场退耕还林草地以及耕地和天然草地的土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）含量及储量、无机氮（N_inorg）含量、土壤pH等基础理化指标进行了测定分析。结果表明：退耕（还林草）地与耕地和天然草地土壤均偏碱性;退耕地及天然草地土壤容重及N_inorg含量均低于耕地;退耕地和天然草地0~5 cm土层C/N显著高于耕地;退耕地和耕地0~5,5~10,10~20 cm土层的SOC和TN含量低于天然草地;退耕还林草9年后各土层SOC和TN含量与耕地相比差异不显著,说明青海湖区持续耕作60多年后,要恢复土壤肥力仍需较长时间;对于0~30 cm土层的SOC及TN储量,退耕地和天然草地与耕地无显著差异,而退耕地与天然草地之间差异显著（P<0.05）;耕地、退耕地以及天然草地0~20 cm土壤SOC含量分别占0~30 cm土层SOC储量的68.7%,72.9%和78.6%;0~20 cm土层TN含量分别占0~30 cm土层TN储量的68.7%,72.7%和78.2%;与天然草地相比,按耕地开垦60年计算,0~30 cm耕层内,C的损失率为0.11 t C·a^-1·hm^-2,N的损失率为0.015 t N·a^-1·hm^-2;土壤C和N含量与容重共同决定C和N储量的大小,因此土壤容重是影响土壤质量的重要因素之一。     

三种土地利用方式下南方高山土壤温室气体通量特征及其影响因子研究

为探讨湖北火烧坪三种土地利用方式下土壤温室气体排放的特征及其影响因子,以研究区农田、草地和天然林地为研究对象,采用野外原位静态箱-气相色谱法对其土壤温室气体通量动态变化进行监测,并对环境因子进行分析。结果表明：三种土地利用方式下土壤CO₂均表现为排放,农田土壤CH₄和N₂O表现为排放,草地表现为吸收,林地不一致;土壤含水量抑制土壤CO₂,促进土壤CH₄产生,过氧化氢酶活性与土壤CO₂和CH₄的排放具有显著相关性,有机肥的施用影响土壤N₂O的排放;全球增温潜势（Global warming potential,GWP）由大到小表现为草地 > 林地 > 农田,但草地由于生物量高光合呼吸作用强,向大气排放CO₂的总量则较低。因此,人工草地的建造有利于降低研究区土壤温室气体的排放。     

青海省海北州不同草地利用方式土壤基本理化性状研究

为探索土地利用方式变化对土壤理化性状的影响,以青藏高原青海省海北州原生矮嵩草(Kobresia humil)草甸、原生灌丛草甸、退化矮嵩草草甸、退化灌丛草草甸、人工草地、农田地为研究对象,对各利用方式下土壤的基本理化性状进行研究。结果表明:退化导致0~10 cm土层土壤容重增大,而对下层土壤容重没有明显影响,2种退化草地0~10 cm土层的土壤容重均大于10~20 cm土层,其中退化灌丛草甸与原生灌丛草甸之间差异显著(P<0.05),人工种植也导致表层土壤容重有升高的趋势,人工种草和开垦均导致0~20 cm土层土壤容重的变异消失。草地退化和开垦均导致土壤有机碳和全氮含量降低,草地退化还导致土壤全磷含量降低,但开垦为农田后对土壤全磷的影响不大;草地退化和开垦也导致土壤有机碳、全氮、全磷含量沿土壤深度的变异消失。草地退化后表层土壤的有机碳、全氮和全磷含量明显降低,而退化对10~20 cm土层的有机碳含量影响不大。草地退化、开垦和农用均导致土壤表层速效氮的损失,草地开垦和农用的损失尤为剧烈;不同利用方式对土壤速效磷的影响较为复杂,未表现出一致的规律性。     

紫花苜蓿草地土壤碳密度年际变化研究

为了阐明紫花苜蓿草地土壤碳密度的年际变化规律,以长期定位试验的紫花苜蓿(Medicago sativa)草地为研究对象,通过大田测定和实验室分析,研究了不同生长年限紫花苜蓿草地土壤碳密度。结果表明:随着紫花苜蓿生长年限的增加,土壤有机碳含量增加,土壤碳密度提高。不同生长年限的苜蓿草地土壤有机碳含量、土壤有机碳密度在0~100cm土层的分布规律为随土层深度的增加而降低。不同年限的苜蓿草地土壤有机碳含量均为0~10cm表层最高,其土壤有机碳含量大小顺序为:1年龄(6.39g/kg)2年龄(6.75g/kg)3年龄(7.52g/kg)4年龄(8.76g/kg)5年龄(9.16g/kg)。不同年限的紫花苜蓿草地土壤有机碳密度差异显著(P0.05),随着生长年限的增加,土壤有机碳密度显著提高,其中100cm的土壤有机碳密度平均值5年龄最高(8.38kg/m~2),比1年龄、2年龄、3年龄和4年龄分别增加了91.3%、56.1%、32.4%和8.1%。     

不同土地利用方式对藏东南典型草原土壤真菌群落的影响

探究不同土地利用方式对土壤真菌群落的影响可为藏东南典型草原合理利用提供理论依据。本试验选取青稞农田(HC)、垂穗披碱草人工草地(EAG)和围封草地(EG)为研究对象,以未开垦天然草地(NG)为对照,采用高通量测序技术分析真菌群落特征变化。结果表明：与对照相比,HC、EAG和EG样地土壤有机质、全氮、硝态氮和速效磷含量显著升高;HC和EAG样地真菌群落香农指数显著降低。各样地差异标志物种数量变化排序为HC(9个)>EAG(6个)=EG(6个)>NG(4个)。土壤容重、pH值、有机质和全氮含量与真菌群落多样性变化密切相关。有机质、全氮、铵态氮、速效钾和pH值是真菌门水平组成的主要影响因子;属水平为土壤pH值、铵态氮、容重、有机质和全氮含量。因此,草原开垦为农田和人工草地后长期利用有利于土壤养分含量提升,围封技术适合高寒草地生态保护与利用。     

河北坝上农牧交错带草地不同方式持续利用对土壤颗粒空间分布的影响

为探究河北坝上农牧交错带典型草原不同方式持续利用对土壤颗粒空间分布状况的影响,本研究通过对河北坝上封育10年,中度放牧,重度放牧草地以及不同开垦年限的垦殖草地（持续利用5年,10年,15年）土壤进行分层（0～10 cm,10～20 cm,20～40 cm,40～60 cm）研究其土壤颗粒分布及变化。结果表明：随放牧强度的增加,土壤中2000～250 μm,250～150 μm,150～53 μm颗粒含量均显著减少,而53～20 μm,20～2 μm,<2 μm颗粒含量均显著增加,即增加了重度放牧草地土壤风蚀退化的潜在危险性;对于垦殖草地,随着持续利用年限的增加,土壤中2000～250 μm,250～150 μm,150～53 μm颗粒含量均显著增加,而53～20 μm,20～2 μm,<2 μm颗粒含量均显著减少,这表明随着垦殖年限的增加,土壤逐渐趋向沙化。因此,为保证草地的可持续性,放牧草地需要避免重度放牧而垦殖草地需要改变现有的耕作方式。     

半干旱黄土区苜蓿草地轮作农田土壤氮素变化

田间试验研究了多年生苜蓿草地轮作为农田后2年内土壤矿质氮和全氮的变化,结果表明,与苜蓿连作相比,土壤全氮在苜蓿翻耕后迅速下降,土壤硝态氮和铵态氮在耕作下层出现大量累积,土壤氮素有效性提高。不同轮作方式对土壤氮素变化有显著影响,轮作第2年种植玉米或马铃薯可以增加硝态氮在土壤中的累积,种植春小麦则增加了铵态氮和总矿质氮累积量,休闲土壤矿质氮变化幅度居中。与轮作春小麦相比,轮作玉米显著增加了对土壤全氮的消耗,因此多年生苜蓿草地轮作农田后应避免种植玉米等耗肥量较大的作物以维持土壤氮素平衡。     

退耕还林与还草对土壤理化性质及分形特征的影响——以宁夏荒漠草原为例

以宁夏荒漠草原区为研究对象,分别选取农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地为研究样地,研究了退耕还林与还草对土壤理化性质及分形维数变化特征的影响。结果显示:1)土壤含水量、pH和电导率既受到退耕还林与还草措施的影响,亦受到季节变化的影响。2)农田实施退耕还林与还草工程后,退耕还草地的土壤全氮和有机碳含量最高,其平均含量分别为0.60%和5.93%。3)农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地的土壤黏粉粒含量分别为10.87%、7.47%、8.73%和6.53%;极细沙含量分别为39.07%、35.20%、38.87%和31.00%;细沙含量分别为29.73%、34.93%、32.80%和36.73%;粗沙粒含量分别为20.27%、21.93%、19.60%和25.73%。退耕还林地与天然草地相比土壤粒径在各粒级中均存在显著差异(P<0.05),退耕还草地与天然草地相比仅极细沙和粗沙粒含量存在显著差异(P<0.05)。4)分形维数介于1.87~2.08。土壤分形维数(D)值从高到低表现为农田(2.08)>退耕还林地(2.01)>退耕还草地(1.94)>天然草地(1.87)。5)土壤黏粉粒与土壤电导率达到正相关水平(P<0.05),与土壤碳氮比为显著负相关关系(P<0.01);土壤细沙粒与土壤pH为负相关关系(P<0.05),与电导率为显著负相关关系(P<0.01),而与碳氮比达到显著正相关水平(P<0.01);土壤分形维数与电导率达到显著正相关水平(P<0.01),与碳氮比呈显著负相关关系(P<0.01);而土壤极细沙粒和粗沙粒与各指标之间均无相关性(P>0.05)。6)土壤粒径分布分形维数与细沙粒含量呈线性负相关关系(P<0.01),而与极细沙粒含量呈线性正相关关系(P<0.01),与黏粉粒含量呈对数相关关系(P<0.01),但与粗沙粒含量未表现出相关性(P>0.05)。研究表明,在宁夏荒漠草原区实施退耕还林与还草工程,对土壤理化性质、土壤粒径分布和分形维数特征均产生一定的影响。与天然草地相比,退耕还草地中土壤有机碳和全氮含量显著提高;而退耕还林地中土壤黏粉粒、极细沙粒的分布及分形维数显著上升。说明实施退耕还林与还草工程,有利于农田退耕导致的退化区域土壤质地的改善以及退化生态系统的有效恢复。     

玛曲高寒草地不同利用方式下土壤氮素含量特征

在玛曲高寒草地,选取不同利用方式下的围封5年的草地、轻度退化与人工修复草地、中度退化草地、重度退化黑土滩型草地、沙化草地以及栽培的燕麦草地为研究对象,分析其土壤氮素含量特征。结果表明,草地的开垦与退化使得可供植物利用的有机碳(SOC)、全氮、无机氮(NH₄⁺-N+NO₃^--N)与铵态氮含量明显降低,轻度退化与人工修复草地的SOC、无机氮及铵态氮含量均最高,分别为8.78g/kg,49.44mg/kg,42.71mg/kg;重度退化黑土滩型草地中硝态氮含量最高,达13.21mg/kg。土壤全氮及无机氮与有机碳之间呈显著正相关(P<0.01),土壤硝态氮及铵态氮与土壤全氮之间也均呈显著正相关(P<0.01),且均表现为线性关系;SOC是影响玛曲不同利用方式下草地土壤氮素含量的重要因素。     

基于土地利用的内蒙古牧区生态系统服务时空变化(2000-2015)

内蒙古牧区是我国北方生态安全屏障,生态脆弱,近年来开发强度大,土地利用变化明显。本文以内蒙古牧区为研究区,利用遥感地理信息系统和模型模拟的方法,通过2000—2015年土地利用转移矩阵和变化动态分析,了解生态系统服务碳固定、土壤保持演变特征,开展土地利用变化及碳固定、土壤保持评价,为牧区土地资源管理提供科学支撑。结果表明：内蒙古牧区主要的土地利用类型为草地和未利用地;16年间,该地区建筑用地、林地、耕地、盐碱地面积增加,水域、沙漠、草地、未利用地面积减少;土地利用变化从草地向耕地、建筑用地、林地转移,从沙漠、水域向草地转移;全域碳固定和土壤保持均呈增加态势;各土地利用类型提供的碳固定和土壤保持服务,草地占比最大,其次为沙漠和耕地。该区域应注重保护草地、林地,扩大草地面积,治理沙漠区域,优化土地利用结构,提高生态系统服务。     

黄土高原草地和农田系统碳动态对降雨、温度和CO2浓度变化响应的模拟

全球气候变化通常是多种环境条件同时连续地发生变化,而多因子的控制实验并不能完全模拟环境的变化且其通常需要耗费很高的成本。应用模型可以加深理解全球气候变化对生态系统结构和功能的影响。应用陆地生态系统(TECO)模型模拟黄土高原草地和农田生态系统在CO₂浓度、温度和降水改变情况下生态系统碳动态,探讨黄土高原草地和农田生态系统碳动态对未来气候变化响应。研究结果表明,随着温度升高,草地和农田生态系统净初级生产力(NPP)和异养呼吸(Rh)都呈现先增加后减少的趋势,生态系统碳净交换(NEE)表现出先减少后增加趋势,除农田系统的Rh对温度响应的拐点在当前温度,其余对温度响应拐点在增温4 ℃,此时系统固碳能力最高。降水和CO₂浓度增加改变生态系统NPP,Rh和NEE对温度变化的响应。随着降水增加,生态系统对温度响应更敏感;草地生态系统NPP,Rh和NEE对温度变化响应拐点发生改变,而农田系统无变化。CO₂浓度升高使农田生态系统NPP,Rh和NEE在增加4 ℃情景下,对温度变化响应不敏感。增加降水和增温对草地和农田生态系统NPP、Rh和NEE交互作用相对强度最大,分别为51.0%和30.0%、51.3%和16.6%以及-46.1%和-28.9%;增雨和增加CO₂浓度对草地和农田生态系统NPP、Rh和NEE交互作用相对强度最小,分别为2.4%和7.5%、3.7%和3.4%以及8.1%和-9.0%。三因子交互作用对生态系统NPP,Rh和NEE没有明显促进作用。与农田相比,草地生态系统碳动态对气候变化交互作用响应更显著。     

干旱半干旱区退耕还林还草工程效益综合评价——以榆中县为例

综合评价退耕还林还草生态工程的效益,是该工程持续推进的重要内容。国内退耕还林还草工程综合效益的评价均以大尺度为主,而基于县域尺度的评价较少。本研究以干旱半干旱地区的榆中县为例,通过构建小尺度退耕还林还草工程综合效益评价指标体系,定量评估了该县韦营乡退耕还林还草的生态、经济、社会效益。结果表明,韦营乡退耕还林还草工程的综合效益分值为70.85,较好;生态效益分值为74.8,较好;经济效益分值为55.5,一般;社会效益分值为78.2,较好。