宁夏典型天然草地土壤有机碳及其活性组分变化特征

为探寻宁夏典型温性天然草地土壤有机碳及活性组分变异及储量特征,以宁夏4种典型的天然草地(温性草甸草原、温性草原、温性草原化荒漠和温性荒漠草原)为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,对宁夏全区49个固定监测点,土壤有机碳及其活性有机碳组分(易氧化有机碳、微生物生物量碳和水溶性有机碳)进行采样和室内分析。结果表明:1)宁夏草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原4种天然草地,0～40 cm土层深度土壤有机碳含量分别为34. 23、12. 84、5. 76和3. 82 g·kg~(-1);单位面积土壤有机碳储量分别为:13. 43、5. 75、2. 58和2. 29 kg·m~(-2),且均表现为:草甸草原温性草原草原化荒漠荒漠草原。2)4种典型天然草地土样易氧化有机碳含量为0. 75～7. 43 g·kg~(-1),土壤微生物生物量碳含量为102. 52～554. 77 mg·kg~(-1),土壤水溶性有机碳含量为69. 66～89. 61 mg·kg~(-1),均表现为:草甸草原温性草原草原化荒漠荒漠草原。4种草地类型土壤易氧化有机碳储量分别为2. 56、1. 44、0. 62和0. 48 kg·m~(-2);土壤微生物生物量碳储量分别为:218. 31、170. 50、81. 99和68. 26g·m~(-2),均为草甸草原显著高于其他3种草地类型(P0. 05);水溶性有机碳储量分别为34. 36、35. 21、37. 22和43. 14 g·m~(-2),表现为荒漠草原显著大于其他3种草地类型(P0. 05)。3)4种典型天然草地易氧化有机碳分配比为18. 42%～29. 72%,温性草原最高;微生物生物量碳分配比为1. 54%～3. 83%,草甸草原最低;水溶性有机碳分配比为0. 23%～2. 01%,表现为:荒漠草原草原化荒漠温性草原草甸草原,且均存在显著性差异(P0. 05)。4)土壤有机碳储量与土壤易氧化有机碳储量、微生物生物量碳储量、全氮、全磷和全钾含量呈显著(P0. 05)或极显著(P0. 01)正相关关系;与土壤水溶性有机碳储量、土壤容重及pH值呈显著(P0. 05)或极显著(P0. 01)的负相关关系。因此可见,宁夏荒漠草原土壤有机碳稳定性最差,温性草原土壤有机碳活性大,土壤有机碳碳库的生物可利用性最高,宁夏温性天然草地土壤有机碳储量大,不应被低估。     

山西典型天然草地碳分布特征及碳储量估算

通过对山西4种主要草地类型暖性草丛草地、暖性灌草丛草地、温性草原、山地草甸草原的地上现存生物量、凋落物、半分解层、根系和土壤有机碳密度的调查和测定,本研究估算山西天然草地生态系统的碳储量,旨在揭示山西不同类型天然草地固碳能力。结果表明:4种类型草地的植被碳密度、土壤有机碳密度、生态系统有机碳密度的大小顺序相同均为:暖性灌草丛草地山地草甸草原暖性草丛草地温性草原;山西草地植被平均碳密度为1759.07g·m~(-2),占整个草地生态系统的21.81%;土壤平均有机碳密度为6307.22g·m~(-2),占整个草地生态系统的78.19%;经估算,山西的草地面积为4.55×10~6 hm~2,草地总碳储量约为364.40Tg。     

宁夏典型天然草地土壤有机碳及其活性组分变化特征

为探寻宁夏典型温性天然草地土壤有机碳及活性组分变异及储量特征，以宁夏4种典型的天然草地（温性草甸草原、温性草原、温性草原化荒漠和温性荒漠草原）为研究对象，采用野外调查和室内分析相结合的方法，对宁夏全区49个固定监测点，土壤有机碳及其活性有机碳组分（易氧化有机碳、微生物生物量碳和水溶性有机碳）进行采样和室内分析。结果表明：1）宁夏草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原4种天然草地，0~40 cm土层深度土壤有机碳含量分别为34.23、12.84、5.76和3.82 g·kg^-1；单位面积土壤有机碳储量分别为：13.43、5.75、2.58和2.29 kg·m^-2，且均表现为：草甸草原>温性草原>草原化荒漠>荒漠草原。2）4种典型天然草地土样易氧化有机碳含量为0.75~7.43 g·kg^-1，土壤微生物生物量碳含量为102.52~554.77 mg·kg^-1，土壤水溶性有机碳含量为69.66~89.61 mg·kg^-1，均表现为：草甸草原>温性草原>草原化荒漠>荒漠草原。4种草地类型土壤易氧化有机碳储量分别为2.56、1.44、0.62和0.48 kg·m^-2；土壤微生物生物量碳储量分别为：218.31、170.50、81.99和68.26 g·m^-2，均为草甸草原显著高于其他3种草地类型（P<0.05）；水溶性有机碳储量分别为34.36、35.21、37.22和43.14 g·m^-2，表现为荒漠草原显著大于其他3种草地类型（P<0.05）。3）4种典型天然草地易氧化有机碳分配比为18.42%~29.72%，温性草原最高；微生物生物量碳分配比为1.54%~3.83%，草甸草原最低；水溶性有机碳分配比为0.23%~2.01%，表现为：荒漠草原>草原化荒漠>温性草原>草甸草原，且均存在显著性差异（P<0.05）。4）土壤有机碳储量与土壤易氧化有机碳储量、微生物生物量碳储量、全氮、全磷和全钾含量呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）正相关关系；与土壤水溶性有机碳储量、土壤容重及pH值呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）的负相关关系。因此可见，宁夏荒漠草原土壤有机碳稳定性最差，温性草原土壤有机碳活性大，土壤有机碳碳库的生物可利用性最高，宁夏温性天然草地土壤有机碳储量大，不应被低估。     

天祝县草原围栏封育期限及利用模式效果研究

实施围栏封育是天然草原植被恢复的主要保障措施之一。武威市在天祝县实施天然草原退牧还草工程,完成退牧还草围栏建设34万hm2,占全县草原面积的86.87%。在退牧还草围栏区实施禁牧和休牧,并进行了不同草原类型围栏封育期限及利用模式的效果研究。结果表明:山地草甸经过5年的禁牧,植被盖度、高度显著提高,但第5年比第3年增加可食牧草产量、牧草盖度、高度无显著差异(P0.05),说明禁牧封育3年后,山地草甸草原生产性能及植物群落特征无显著变化,即可解禁利用;温性草原经过5年的禁牧和休牧,产草量、植被盖度、高度均有显著提高,表现为正向性演替。从禁牧和休牧第5年产草量、植被盖度、高度比较无显著变化(P0.05),故温性草原禁牧5年即可解禁利用。     

退牧还草工程生态效益评价——以甘肃省玛曲县和安西县为例

以甘肃省玛曲县和安西县为例,从草地生态系统服务价值变化角度探讨了退牧还草工程生态效益。结果表明,玛曲县亚高山草甸类草地禁牧区和休牧区较非工程区食物生产价值分别增加44.24和266.84元/hm2,总价值分别增加了610.5和3 682.4元/hm2;沼泽草甸类草地禁牧区和休牧区较非工程区食物生产价值分别增加了152.85和63.13元/hm2,总价值分别增加了2 172.0和897.1元/hm2。安西县低地盐生草甸草地禁牧区较非工程区食物生产价值增加了16.25元/hm2,总价值增加了176.5元/hm2;温性荒漠类草地禁牧区较非工程区食物生产价值增加了7.75元/hm2,总价值增加了170.5元/hm2。如果在玛曲县草地全部采取禁牧措施,生态效益将达到5.4亿元,采取休牧措施,生态效益将达到31.4亿元;安西县草地全部采取禁牧措施,生态效益将达到0.49亿元。     

不同休牧模式对高寒草甸草原土壤特征及地下生物量的影响

以土壤特征及地下生物量为主要指标研究了东祁连山高寒草甸草原对全生长季休牧、传统夏季休牧和禁牧的响应,以期为该区草地恢复、保护和管理提供支撑.结果表明:与传统夏季休牧相比,禁牧和全生长季休牧改良了高寒草甸草原0~20 cm土壤物理结构,降低了土壤的紧实度,但对深层土壤影响较小;禁牧和全生长季休牧不同程度地改善了高寒草甸草原土壤的持水能力;禁牧显著增加了0~30 cm土壤有机碳含量,全生长季休牧增加了高寒草甸草原表层土壤有机碳含量;禁牧极显著增加了0~10 cm土层根系生物量,而传统夏季休牧草地10~20 cm土层的根系生物量显著高于禁牧与全生长季休牧.说明短期禁牧和全生长季休牧是提升青藏高原高寒草甸草原生产力与生态恢复的重要措施之一.     

基于VOR指数的肃南县草地生态系统健康评价

文章通过调查甘肃省肃南县退牧还草工程实施前后(2010—2017年,每两年监测一次)3个主要草原类型的植物群落结构特征,并采用VOR综合指数评价了研究区草地生态系统健康状况。结果表明,肃南县高寒草甸类、温性草原类和温性荒漠类草地均处于警戒状态,围栏禁牧6年后,高寒草甸类的金露梅-珠芽蓼型、温性草原类的克氏针茅+勃氏针茅型和温性荒漠类的珍珠猪毛菜+合头草型的草地生态系统由"警戒"状态逐步改善为亚健康状态。说明围栏封育的禁牧措施有助于草地生态系统健康的恢复。     

青藏高原东部不同草地类型土壤养分的分布规律

调查分析了青藏高原东部高寒草甸、高寒灌丛草甸、亚高寒草甸、沼泽化草甸、荒漠化草原、林间草地、盐渍化沼泽土壤碳氮磷含量垂直分布特征。结果表明,7种草地类型中,土壤有机碳含量大体随着土层的深入而降低,0~15 cm土层土壤有机碳的累积量从高到低依次为林间草地>高寒灌丛草甸>高寒草甸>沼泽化草甸>盐渍化沼泽>亚高寒草甸>荒漠化草甸(P<0.05);随土层深度变化土壤全氮含量与有机碳相似,0～15 cm全氮累积量从高到低依次为沼泽化草甸>林间草地>高寒灌丛草甸>高寒草甸>盐渍化沼泽>荒漠化草原>亚高寒草甸(P<0.05);荒漠化草原、林间草地和土壤全磷含量随土层深度无明显规律性,0～15 cm土层全磷累积量由高到低依次为高寒灌丛草甸>沼泽化草甸>高寒草甸>盐渍化沼泽>亚高寒草甸>荒漠化草原>林间草地(P<0.05);随土层深度的增加不同草地类型养分含量顺序不同。除沼泽化草甸,不同草地类型下土壤有机碳与全氮呈显著正相关。     

不同土地利用方式对土壤惰性碳的影响

【目的】研究不同土地利用方式对草地土壤惰性碳的影响,对于客观认识草地在减少大气 CO2排放中的作用,制定草地碳增汇策略,合理利用草地资源具有重要意义。【方法】在中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站 3 种不同利用方式土地（冬季自由放牧—冬牧、围封禁牧—禁牧、开垦播种燕麦—燕麦）,采用梅花形 5 点采样法采集野外样品,结合室内酸水解等分析方法,对 0~30 cm 土层的土壤总有机碳和惰性碳进行分层研究 。【结果】1）0~10 cm 土层土壤有机碳含量以冬牧最高（95. 15 g/kg）,禁牧次之（70. 56 g/kg）,开垦播种燕麦最小（54. 44 g/kg）。 冬牧土壤惰性碳含量比禁牧高 27. 77%,冬牧比燕麦高 32. 54%。2）与冬牧相比,禁牧 16 年土壤 0~10 cm 土层有机碳下降了 25. 84%, 开垦 30 年 0~10 cm 土层土壤有机碳下降了 42. 79%。禁牧 16 年土壤 0~30 cm 土层有机碳下降了 10. 89%,开垦 30 年 0~30 cm 土层土壤有机碳下降了 9. 48%。0~30 cm 土层惰性碳平均含量冬牧比禁牧高 22. 67%,冬牧比燕麦高 3. 60%;与开垦相比,禁牧使惰性碳降低了 19. 78%。3）不同土地利用方式土壤理化性质与土壤碳库组成存在显著相关,土壤理化性质的改变是引起不同草地类型土壤碳库组成变化的重要原因。【结论】禁牧后土壤惰性碳含量降低的幅度大于开垦,冬牧有利于土壤惰性碳的积累;健康草地禁牧之后降低了土壤惰性碳的含量,减弱了土壤有机碳的稳定性。不同土地利用方式主要通过影响土壤理化性质及养分含量影响土壤有机碳和惰性碳含量。因此,通过改善放牧管理,可以维持或进一步增加有机碳存储以及土壤有机碳的稳定性,健康草地禁牧不利于土壤有机碳的积累。     

尼勒克县禁牧区温性草甸草原类草地生产力变化研究

通过2012～2019年对尼勒克县禁牧区温性草甸草原类草地8个样地的监测,对其牧草生长高峰期样方内的总鲜草产量、总干草产量、可食牧草鲜草产量、可食牧草干草产量及优势植物的盖度、频度及生殖枝高度进行分析,探讨尼勒克县禁牧区温性草甸草原类草地生产力变化。结果表明:2012～2019年禁牧区温性草甸草原类草地植被总鲜草产量、总干草产量、可食牧草鲜草产量、可食牧草干草产量逐年增加。2012～2019年,老鹳草、早熟禾、赖草、鸭茅的分盖度、生殖枝高度、频度有了显著提高;地榆的分盖度、生殖枝高度、频度虽有提高,但变化不显著。     

不同管理措施对青海湖流域高寒草地土壤养分的影响

本文通过野外采样及室内分析比较了围栏封育(FE)、传统放牧(TG)和草灌结合(CGB)3种管理措施对青海湖流域高寒草地不同土层深度土壤养分的影响。结果表明：土壤有机质、速效氮磷和硝态氮含量在不同管理措施下均随土层深度的增加而降低(P<0.05);FE有机质含量均显著高于CGB和TG (P<0.05);不同管理措施对土壤全量养分含量影响较小,主要对0~10 cm土层全氮含量产生影响,该层中FE全氮含量显著高于CGB和TG;不同管理措施对土壤速效养分含量的影响较大,主要体现在0~10 cm和10~20 cm土层,均表现为FE土壤速效养分含量最高(P < 0.05)。综上,围栏封育更有利于青海湖流域土壤养分的固持和青海湖流域退化高寒草地的恢复。     

祁连山东段不同退化高寒草甸土壤有机碳密度研究

于2008年在祁连山东段天祝地区选取轻度、中度和重度3个不同退化程度的高寒草地,以土壤有机碳密度为研究对象,探讨高寒草地在不同退化程度干扰下土壤有机碳密度的变化特征。结果表明:随着高寒草地退化程度的加重,土壤含水量降低,容重和pH值增大;土壤有机质和全氮有相似的变化趋势,中度与轻度或重度退化草地土壤有机质和全氮差异显著(P<0.05);土壤有机碳密度在0-10 cm土层显著高于其他土层(P<0.05),并随着土层加深有显著的垂直变化趋势;不同退化程度草地在0-30 cm土层总土壤有机碳密度表现为中度>轻度>重度退化草地。     

草原碳汇管理对策

我国约4亿hm²草原,草原具有强大碳汇功能,但人们对草原碳汇管理的认识和研究还不足。综述了CO₂、温度及降雨等气象因子和草原开垦、放牧、割草、施肥、人工草地建植等草地管理措施对草原碳汇功能的影响及其作用机制,以期对我国草原管理实践提供借鉴。温度和降雨的改变对不同类型草原的碳汇功能影响不同,以碳汇为目标的草地管理,必须综合考虑气候变化对碳固持的影响。草地退化生产力下降,土壤理化环境恶化,土壤有机碳含量降低,退化草地具有较大的固碳潜力,采用合理的草原管理措施能够极大的提高草地有机碳含量,据估算全国重度退化草地如果全面实施围栏封育措施,固碳潜力每年达12.01 Tg C。过度放牧改变了草原植被群落结构,降低净初级生产力,C∶N增加,土壤氮的亏缺限制碳的固持,枯落物的量也降低,减少有机质的形成,草原碳汇功能降低。合理放牧管理增强草原碳汇功能。草原开垦减少枯落物的输入增加了土壤侵蚀,使土壤有机质暴露在空气中,土壤有机质的氧化分解加快,降低土壤有机质含量。高强度的刈割利用不利于草地碳汇,刈割利用要选择合适的刈割时间和刈割高度,并通过粪尿或施肥等管理措施,返还割草地损失的营养物质。施肥、补播、耕翻和灌溉等改良措施促进草原植被更新,提高草原生产力,增强草原固碳能力。农田弃耕和围封禁牧增强草地碳汇功能,配合施肥补播等其他管理措施,可以促进植被恢复,提高其固碳效率。退耕还草增加草原碳汇,牧草固碳能力强弱为:豆禾混播＞多年生豆科牧草＞多年生禾本科牧草＞一年生禾草。     

玉树高寒草甸不同利用方式下土壤微生物的特征

连续2年对青海玉树高寒草甸的3种不同利用草地(天然草地、灭鼠草地、灭鼠+围封草地)的微生物类群及微生物量碳、氮、磷空间含量及变化特征进行了研究,分析不同利用方式下土壤微生物特征及其变化规律.以探讨不同利用措施对玉树退化草地土壤微生物的影响.结果表明:同一利用方式下,不同土壤层(0~5, 5~10和10~15 cm)土壤各微生物类群主要分布在土壤表层,且数量均随着土壤深度增加而减少.不同利用方式下,同一土壤层内,灭鼠和灭鼠+围封草地对土壤细菌、真菌与放线菌和微生物各氮素类群数量有一定的促进作用;微生物量碳、氮和磷含量均表现为灭鼠和灭鼠+围封草地显著高于天然草地;各草地类型中微生物数量是细菌>放线菌>真菌.表明天然草地经灭鼠和围封处理利用时均有利于草地土壤中微生物的活动,有利于草地的自然更新和保护物种多样性.     

贺兰山西坡草地土壤碳特征及潜在退化损失分析

本研究分析了干旱区贺兰山西坡山前草地土壤碳的分布特征及其与气候、植被和土壤因子的关系,并探讨了潜在退化状态下土壤碳的变化特点。结果表明,随着海拔的增加,土壤有机碳含量和密度逐渐增加,表现为山地草原荒漠草原草原化荒漠;而土壤无机碳、全碳含量和密度随海拔增加先逐渐增加随后有所降低。偏相关及逐步回归分析表明,土壤有机碳含量与全氮显著相关,而影响土壤无机碳含量的因素因土层不同而有所差异,土壤无机碳与土壤容重显著相关,且受年降水量和年均温因子的共同影响。土壤碳密度受土壤碳含量的影响大于土壤容重。另外,当各高海拔草地群落潜在退化为低海拔草地群落时,土壤有机碳含量及密度变化较大,呈减少趋势,无机碳和全碳表现不一致,但当草地类型发生改变时,两指标减少幅度较大。上述结果表明,草地退化对土壤有机碳和无机碳影响显著,且土壤无机碳受土壤母质的影响也强烈。     

黄土高原中部草地土壤有机碳密度特征及碳储量

对黄土高原水平方向的4种主要草地类型(森林草原、典型草原、高寒草甸草原、荒漠草原),分析其土壤有机碳含量、有机碳密度及其碳储量,以期揭示黄土高原中部不同草地类型土壤有机碳分布特征,初步估算黄土高原中部天然草地土壤有机碳储量。结果表明:各草地类型土壤有机碳含量和土壤碳密度均随深度增加而减少,但类型不同其减少程度不同。高寒草甸草原的土壤有机碳含量减少幅度最大,荒漠草原减幅最小;4种类型草地的土壤有机碳密度排序为:高寒草甸草原>典型草原>森林草原>荒漠草原,对于整个土层而言,草地类型间的土壤有机碳密度变异程度不同,典型草原变异系数最大,高寒草甸草原最小;在水平方向上,黄土高原中部有机碳密度分布很不均匀。黄土高原中部天然草地总面积2.02×10⁷hm²,其1 m深度土壤碳储量为1.06 Pg C。     

放牧对土壤有机碳的影响及相关过程研究进展

草地生态系统在全球碳循环中起着重要作用,但过度放牧造成大面积的草地退化,土壤有机碳是反映土壤质量状况的综合指标,但迄今仍无较好的理论解释放牧对土壤有机碳影响的机理。放牧可通过影响土壤有机碳的输入与分配、转化利用和输出以及土壤微环境影响土壤有机碳,本文从上述各方面分析放牧对土壤有机碳及组分的影响,以探讨放牧对土壤有机碳的影响机理。由于动物的选择性采食、踩踏和植被自身恢复能力的差异以及家畜排泄物的影响,不同放牧强度改变了能影响土壤有机碳的生物因素和非生物因素,土壤有机碳在多因子的共同作用下保持动态平衡或发生着变化。由于植物群落特征和土壤理化性质的差异、放牧历史、实验方法多样等原因导致众多研究结果不尽一致。而目前多数研究只关注放牧作用下某个或少数因子对土壤有机碳的影响。在未来的研究中需针对不同的草地条件,对土壤总有机碳和组分进行观测,同时进行多因子交互作用整合分析,并加强定量分析和与其他元素循环耦合研究,有助于深入理解放牧对土壤有机碳影响的机理,进而为草原生态系统的可持续利用提供科学依据。     

放牧对内蒙古典型草原植物群落特征与土壤有机碳的影响

为了解不同放牧强度对内蒙古放牧草原植物群落特征及土壤有机碳的影响,本研究以希拉穆仁草原为研究对象,分析不同放牧强度下植物群落特征及0~20 cm土壤有机碳含量和密度变化,定量评估放牧、植物群落特征对土壤有机碳的影响。结果表明：随着放牧强度的增强,克氏针茅（Stipa krylovii）、阿尔泰狗娃花（Heteropappus altaicus）的重要值降低,银灰旋花（Convolvulus Ammannii）、羊草（Leymus chinensis）和冰草（Agropyron cristatum）的重要值提升,物种多样性指数均呈增长趋势,且在重度放牧强度下差异显著,但覆盖度和地上生物量显著降低;土壤有机碳含量在5~10 cm土壤层最高,重度放牧草场土壤有机碳密度显著高于轻度、中度放牧草场和禁牧草场。通过结构方程得出,对于干旱贫瘠的希拉穆仁草原,放牧造成地上生物量的减少对土壤有机碳密度的影响相对较小,土壤物理性质显著影响土壤有机碳密度。本研究结果对合理增强放牧草原的碳汇能力具有实际指导意义。     

我国北方温带草原碳循环研究进展

首先分析了我国北方温带草原在我国草地生态系统碳循环研究中的地位和重要性,进而从碳的固定、碳的贮存和碳的释放3个方面阐述了我国北方温带草原碳循环的特征和研究现状,探讨了影响碳循环3个环节的主要因素,重点对北方温带草原初级生产力、土壤有机碳、土壤呼吸及其对环境因子和人类活动的响应进行综述,为我国北方温带草原碳循环的研究提供参考。     

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。