刈割耙除对草地土壤呼吸的影响

以中国北方退化天然草地为研究对象,测定草地刈割耙除处理后土壤温度、含水量和土壤呼吸,探讨土壤温度、含水量和土壤呼吸的变化规律及对刈割耙除的响应,并利用根空斑/根排除法测定了草地根空斑呼吸,为草地的恢复实践提供理论基础。结果表明:刈割耙除处理后草地生长季节土壤温度升高,处理组地表、地下5 cm、地下10 cm、地下15 cm和地下20 cm平均温度达到21.39,18.55,18.29,17.94和17.44℃,高于对照组的19.85,17.20,16.95,16.59和16.43℃,其中地表及地下15 cm温度显著高于对照样地(P＜0.05)。刈割耙除后草地土壤含水量降低,处理组土壤0~10 cm,10~20 cm和20~30 cm含水量分别达到7.33%,8.15%和8.56%,显著低于对照样地的10.33%,10.74%和12.22%(P＜0.05)。刈割耙除使8月中下旬草地土壤呼吸显著降低(P＜0.05),但对生长季其余时间的土壤呼吸无显著影响。对根空斑呼吸的研究表明,试验地土壤中根呼吸和微生物呼吸之比为1∶3。因此,刈割耙除处理能够提高草地土壤温度,降低土壤含水量,但对7月和9月草地土壤呼吸无影响。     

盐碱化草地生态系统土壤呼吸对不同氮添加水平的短期响应

为了探讨氮沉降对北方农牧交错带盐碱化草地生态系统土壤呼吸(Rs)的影响,于2017年4月在我国北方农牧交错带(山西省右玉县)盐碱化草地生态系统设置8个不同水平氮添加处理实验(0、1、2、4、8、16、24和32 g N/m~2/y),2017～2018年生长季(5～9月)测定了土壤呼吸的季节变化并分析了土壤呼吸与环境因子的关系。结果表明:(1)土壤呼吸的季节变化呈先升高后降低的趋势,峰值出现在6月底7月初;(2)2017年N_8处理下土壤呼吸平均速率显著高于其他处理(P0.05),2018年N_8和N_(24)处理的土壤呼吸速率均显著高于对照和N_2处理(P0.05),其余处理间差异不显著;(3)不同水平氮添加处理下,呼吸速率更多的受土壤温度的影响,土壤含水量次之。因此,在未来全球增温背景下的氮沉降增加会促进农牧交错带盐碱化草地土壤碳的排放,这对全面理解盐碱化草地的重要性和预测全球变化对草地生态系统的潜在影响具有重要意义。     

不同刈割强度下草地群落、层片及物种的补偿性生长

群落中不同层片物种对刈割的响应有所不同,探讨不同刈割强度下群落各层片物种的补偿性生长对提高群落生产力具有重要意义。本试验以水热条件较好的南方草地——重庆云阳岐山草场为研究样地,采用梯度刈割方式(不刈割、留茬10 cm、留茬6 cm),进而研究不同刈割强度下,草地植物群落、层片以及物种补偿性生长的响应。结果发现,1)中度刈割(MC)下群落生物量恢复最快,而重度刈割下群落地上相对生长速率最大;2)生长季末时,中度和重度刈割下地上部分均实现了超补偿生长;3)顶层物种在中度刈割下地上相对生长速率(relative growth rate, RGR)最大,而中层物种在重度下最大;4)中度刈割下,群落的顶层物种生物量与群落生物量显著正相关,重度刈割下,顶层和中层物种生物量与群落整体生物量正相关,底层物种生物量与群落总生物量在两种刈割强度下均不相关;5)物种水平上芭茅、鸭茅和白三叶生物量变化与群落地上生物量变化基本一致。研究结果表明,在草地群落中,不同层片物种对刈割的响应存在差异,中度刈割更利于顶层物种的超补偿生长,重度刈割则有利于中层物种的超补偿生长。因此根据不同层片物种所占群落的比重确定草地刈割强度能更有效发挥草地的增产潜力。     

干旱年份沙质草地生态系统净CO2通量年变化特征

草地生态系统是干旱半干旱区生态系统类型的重要组成部分,在区域生态系统碳平衡中起着极为重要的作用。采用涡度相关法对科尔沁沙质草地生态系统进行连续两年(2015和2016年)的碳通量观测,此两年恰逢研究区的相对干旱之年,年降水量约为历史平均值的60%。研究结果表明:1)年最大日均CO₂吸收速率分别为-6.68和-9.58 g·m^-2·d^-1,年最大日均释放速率分别为5.69和5.21 g·m^-2·d^-1。2)生长季(5-9月)碳吸收量分别为-120.54和-139.83 g·m^-2,非生长季碳释放量分别为230.33和212.82 g·m^-2。3)全年尺度上沙质草地生态系统表现为碳源,2015年净碳释放量(109.79 g·m^-2·年^-1)稍高于2016年(72.99 g·m^-2·年^-1)。4)生态系统净CO₂交换量(NEE)与空气温度、土壤温度及土壤湿度存在显著相关关系,但不同年份同期NEE对环境温度和湿度的响应程度不尽一致。     

黄土高原紫花苜蓿草地土壤呼吸对刈割的响应

摘要：使用动态密闭气室红外CO2分析法（IRGA）测定黄土高原地区不同刈割时间处理的紫花苜蓿（Medicago sativa）草地土壤呼吸速率日动态,分析土壤呼吸与土壤温度、大气温度和大气湿度间的关系。结果表明,CO2日排放量表现为未刈割极显著大于5月27日刈割处理（P<0.01）,不同刈割时间处理间差异不显著（P＞0.05）,说明合理刈割减少了CO2排放量。土壤呼吸速率全天最低值均出现在06:00日出前,但最大值在不同刈割时间处理中不一致。土壤呼吸和5 cm土壤温度呈指数关系,与大气温度呈一元二次函数关系,与大气相对湿度呈负线性相关关系。     

秋季刈割对高寒退化草地植被和土壤生态属性的影响

合理的刈割对提高牧草利用价值,维护草地生态系统稳定具有重要意义。以高寒退化草地为研究对象,进行秋季刈割后,研究了刈割对高寒退化草地牧草产量、草地群落多样性、土壤特性及牧草品质等指标的影响。结果表明:刈割处理后,草地总地上生物量以及莎草科、豆科和杂类草地上生物量有所增加,其中豆科增加显著(P0.05),且禾本科、莎草科以及豆科生物量显著高于上一年(P0.05)。草地群落各多样性指数均有增加趋势,且香农威纳指数、物种丰富度指数均显著高于围封(P0.05)。刈割后土壤全氮、有机质及速效磷含量有降低趋势,而硝态氮和铵态氮含量显著增加(P0.05),且刈割2年的铵态氮含量显著高于刈割1年(P0.05);速效钾含量较围封有所增加,而全钾含量显著低于围封(P0.05)。刈割后,牧草粗脂肪、粗蛋白、粗灰分、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维等营养成分含量变化不显著。     

青海湖北岸高寒草甸草原非生长季土壤呼吸对温度和湿度的响应

非生长季土壤呼吸是生态系统碳循环的重要组成部分,显著地影响着碳收支。本研究利用Li-8100开路式碳通量测定系统,研究了青海湖北岸高寒草甸草原非生长季土壤呼吸对短期围栏封育(自由放牧,3年围栏封育和5年围栏封育样地)的响应,并讨论了温度和湿度对非生长季土壤呼吸的影响。结果表明,1)自由放牧、3年围栏封育和5年围栏封育样地非生长季土壤呼吸平均速率分别是全年土壤呼吸平均速率的0.21,0.22和0.19倍;2)自由放牧、3年围栏封育和5年围栏封育样地非生长季土壤呼吸所排放的碳量分别为117.2,109.2和100.7 g C/m²,占全年土壤呼吸所排放的碳量的21.2%,22.3%和23.2%;3)相比于生长季和全年土壤呼吸的温度敏感性,非生长季具有更低的土壤呼吸温度敏感性;4)非生长季土壤温度和土壤湿度对土壤呼吸的解释率相当,一定的土壤湿度是保证土壤呼吸对温度响应的必要条件。因此,当考虑到碳收支和生态系统碳循环时不能忽略掉非生长季土壤呼吸的作用,而且水分在调节非生长季土壤呼吸中起着重要的作用。     

刈割次数对热性草丛草地地面植被的影响

在喀斯特山区热性草丛草地1年内对地面植被进行不同次数刈割,对其产量、农艺性状、再生能力和翌年返青情况进行初步分析。结果表明:1)年刈割2～4次与刈割1次相比,翌年返青期推迟4～10d;2)在相同的生长期内,随着刈割次数的增加,植株再生草高度逐渐降低。草层平均高度、草丛盖度、产草量三者间相互呈正相关(r=0.9749,r=0.9628和r=0.9675);3)年刈割1次,鲜、干草产量皆为最高,分别为11.87和5.33t/hm2,处理间干草产量差异显著(P0.05);4)在同一处理不同时期刈割,生长速率随气温、活动积温升高和降水量增加而增加,反之亦反。在不同处理同一时期刈割,生长速率随刈割次数的增加而降低。全年刈割1次则生长速率最高[2.1g/(m2·d)]。     

封育和刈割处理对车辙恢复草地群落数量特征的影响研究

为了探究草地恢复过程中植被数量特征的变化规律,笔者对3年间车辙碾压草地植物群落样地的盖度、高度、密度、地上生物量、物种数、鲜重和干重的变化数据进行比较分析。结果表明:(1)封育、刈割2种处理方式使车辙碾压草地群落的各项指标均有增长的趋势且群落趋向稳定;(2)对比封育和刈割2种处理方式,封育草地年度间各项指标差异不显著(P0.05),而刈割草地年度间的盖度(P0.01)和密度(P0.05)的指标差异显著。试验结果表明,通过对比封育样地和刈割样地车辙碾压群落的恢复情况,2种处理方法差异并不显著,且对群落演替影响不大。     

云贵高原草地生态系统CO_2通量变化特征

草地是云贵高原的重要植被类型,与其他地区研究相比,该地区草地生态系统的CO_2交换过程和驱动机理的研究较为薄弱。基于涡度相关系统对云贵高原草地生态系统观测的连续高频数据(2017年10月-2018年8月),分析了该生态系统CO_2通量的时间变化特征及其环境影响因素。结果表明:日尺度上CO_2通量具有显著的变化特征,为明显的单峰型变化,白天净吸收,夜晚净排放。季节尺度上,每月均为碳吸收,吸收速率呈春夏高,秋冬低的特征,吸收峰值出现在6月,最低值在1月,且生长季的碳吸收变化幅度比非生长季大。影响CO_2通量变化的主要环境因子有太阳辐射、气温、土壤温度和风速,综上,云贵高原草地生态系统CO_2通量对温度较为敏感,温度升高可提高其固碳能力。总的来看,该生态系统是一个明显的碳汇,研究时段内净碳吸收量为425.14 g CO_2·m~(-2)。     

不同草地管理措施对狼毒型退化草地群落结构及牧草品质的影响

近年来,狼毒型退化草地在青海省境内分布广泛,对天然草地生产力及畜牧业发展危害严重。本研究通过采取不同的草地管理措施,包括自由放牧(对照)、禁牧(禁)、禁牧+防除狼毒(禁+防)、禁牧+刈割(禁+刈)、禁牧+防除狼毒+刈割(禁+防+刈)5种方式,对狼毒型退化草地的草产量、草地群落多样性以及牧草品质等指标进行了测定,以期探究对狼毒型退化草地恢复过程中较有利的管理措施。所得结果如下:1)总的地上生物量在禁+防处理下显著高于其他处理(P0.05),其中,禾本科牧草生物量在禁+防处理下最高,莎草科植物生物量在各处理下无显著差异,而豆科和杂类草则在禁+刈条件下具有最高的生物量;2)就群落多样性而言,Shannon-Wiener指数、Simpson指数和均匀度指数均在禁+刈处理下具有最高值,但与对照相比差异不显著(P0.05),而在禁+防处理条件下,此3种多样性指数均显著低于对照处理(P0.05);3)牧草粗蛋白、粗脂肪、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量在各处理下差异均不显著(P0.05),而粗灰分含量则在禁与禁+防处理条件下显著高于对照(P0.05)。可见,若获得较高的草产量则禁+防处理最佳,而若要维持较高的群落多样性则宜采取禁+刈处理。该结果对狼毒型退化草地的恢复以及青藏高原天然草地毒杂草的控制研究提供了科学依据。     

刈割对混播草地种群生长与产量关系及种间竞争特性的影响

研究了不同刈割次数和时间下,混播草地中多年生黑麦草产量与叶片生长、分蘖数间的关系,白三叶产量与匍匐茎生长、分枝数间的关系,以及两者种间竞争特性变化。结果表明：黑麦草产量随分蘖数(年刈割8次和4次例外)或叶片生长长度增加呈弱显著或显著增加趋势,白三叶年产量与匍匐茎分枝数呈显著正相关;高频刈割利于黑麦草和白三叶种群生长的正效应发挥,低频刈割和对照增强种间个体的竞争;两者生长点数、种群产量关系由高频刈割的显著正相关向低频刈割和对照的显著负相关转化。可见,随刈割频率的降低和刈割日期的推后,黑麦草和白三叶的种间竞争渐趋明显。     

不同刈割频次下老芒麦和草地雀麦的生产力形成机制

本文于2013-2014年在内蒙古呼和浩特市和林格尔县种植的老芒麦(Elymus sibiricus)和草地雀麦(Bromus riparius)单播草地上进行不同频次刈割(一年刈割1次、2次、3次和4次)试验,调查各刈割处理产量、枝条数和植株高度,分析了老芒麦和草地雀麦产量的影响因子及其与枝条数和高度之间的关系。研究表明:刈割极显著降低了老芒麦的再生枝条数(P0.01),从而影响其产量,产量与植株高度无显著相关性;草地雀麦产量不受刈割频次的影响,刈割增加了其再生枝条数,在高频次刈割时会通过增加其再生枝条数来缓解植株高度降低的问题,但随着刈割茬次的增加其再生草产量仍会降低(P0.01)。内蒙古呼和浩特地区老芒麦和草地雀麦的适宜的刈割频次均为每年2次。     

不同刈割年限天然草地土壤呼吸特性研究

通过对呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸特性及土壤微生物的测定,研究4种不同刈割方式对天然草地土壤呼吸特性及土壤微生物的影响,为草甸草原碳收支研究提供基础理论依据。结果表明:刈割对天然草地土壤呼吸速率、微生物量碳氮、土壤酶活性和微生物数量存在一定影响。4种不同刈割年限的天然草地土壤呼吸速率的日最高值均出现在12:00-14:00之间,对照区最高为4.874 mg·m^-2·h^-1,两年刈割区为4.603 mg·m^-2·h^-1,一年刈割区为4.230 mg·m^-2·h^-1,三年刈割区最低为4.154 mg·m^-2·h^-1;随着刈割年限的增加土壤呼吸速率呈现降低趋势。土壤微生物量碳、氮含量、土壤酶活性(除脲酶)以及微生物数量在表层(0~10 cm)含量最高(活性最强、数量最多),均表现出随土壤深度增加而降低(活性下降、数量减少)。微生物数量变化规律与土壤呼吸速率变化结果一致,而微生物量碳、氮含量则是两年刈割区最高,除脲酶其他3种酶也是两年刈割区酶的活性最强,而脲酶各层酶活性变化不规律。土壤呼吸速率与微生物量碳、氮,蛋白酶、转化酶、过氧化氢酶、微生物数量呈正相关,与脲酶呈负相关。     

青海草地早熟禾生长和根系特征对刈割强度的响应研究

为研究青海草地早熟禾生长和根系特征对刈割强度的响应，试验采用随机区组设计，选取长势均匀的青海草地早熟禾人工草地，划分为12个小区，设置4种处理，分别为对照(CK,不进行任何处理)、轻度刈割(LC,留茬10 cm)、中度刈割(MC,留茬5 cm)、重度刈割(HC,留茬2 cm),每种处理3次重复，于2019年6月底和7月底各刈割1次，并分别于刈割30 d后测定各处理青海草地早熟禾的株高、生长速度、分蘖数、地上总生物量、地下生物量、根系特征(表面积、体积、直径)和地下芽数量。结果表明：6月底和7月底刈割后各处理株高的大小顺序均为CK>LC>MC>HC。6月底刈割后，各处理生长速度的大小顺序为CK>LC>MC>HC;7月底刈割后，各处理生长速度的大小顺序为LC>CK>MC>HC。6月底刈割后，各处理分蘖数大小顺序为LC>CK>MC>HC;7月底刈割后，各处理分蘖数大小顺序为CK>LC>MC>HC。6月底和7月底刈割后，各处理地上总生物量的大小顺序均为LC>CK>MC>HC。6月底和7月...     

不同草地利用方式对内蒙古典型草原群落特征及草地健康的影响

为科学评价不同利用方式对典型草原健康的影响,本研究以西乌珠穆沁旗典型草原为研究区,通过群落调查结合Condition-Vigor-Organization-Resilience (CVOR)草地健康评价模型,综合评价放牧刈割草地(MG)、夏季放牧草地(SG)、冬季放牧草地(WG)、禁牧刈割草地(MP) 4种不同利用方式对草地健康的影响。研究发现：1)冬季放牧草地群落平均高度显著低于其他利用方式(P <0.05),夏季放牧草地平均盖度、密度显著低于其他利用方式(P <0.05),放牧是影响群落形态特征的主要因素之一,夏季放牧草地Shannon-Wiener指数和Simpson指数显著低于其他利用方式(P <0.05)。放牧刈割提高了群落的的丰富度和均匀度。2)冬季放牧草地群落生物量和凋落物量显著低于其他利用方式。3)基于CVOR指数评价综合草地健康等级：MG> MP> WG> SG,放牧刈割草地综合草地健康指数最高(HCVOR=0.84),其余3种利用方式处于“不健康”状态。应适当加强对放牧刈割草地的利用,对其他3种利用方式进行因地制宜的草地管理措施,...     

人工草地建植对昭苏盆地山地草甸碳水通量特征的影响

2014年4~10月采用静态箱法对新疆昭苏盆地围封3年的人工草地(LG)和天然草地(NG)的生物量、CO_2净生态系统交换量(NEE)、蒸散量(ET)、生态系统呼吸(ER)进行了观测,结果表明:(1)退化山地草甸翻耕重建能有效提高草地的地上生物量。(2)NG年平均NEE要小于LG,全年平均蒸散量NGLG。NG的碳、水(NEE和ET)之间存在极显著相关关系(P0.01),而LG相关性不显著。(3)两种草地的NEE与大气温度、土壤温度和土壤含水量之间呈线性负相关关系,与空气湿度呈线性正相关关系,其中LG和NG的NEE与土壤含水量的线性关系均达显著水平。指数模型能够较好地模拟ER对土壤温度变化的响应,天然草地ER的温度敏感系数(Q10值)大于人工草地。天然草地翻耕重建成人工草地,草地CO_2净生态系统交换量虽有所升高,但蒸散量降低且同时降低了对温度变化的敏感性,提高了水分利用效率和草地生产力。     

云贵高原草地生态系统CO2通量变化特征

草地是云贵高原的重要植被类型,与其他地区研究相比,该地区草地生态系统的CO₂交换过程和驱动机理的研究较为薄弱。基于涡度相关系统对云贵高原草地生态系统观测的连续高频数据(2017年10月-2018年8月),分析了该生态系统CO₂通量的时间变化特征及其环境影响因素。结果表明:日尺度上CO₂通量具有显著的变化特征,为明显的单峰型变化,白天净吸收,夜晚净排放。季节尺度上,每月均为碳吸收,吸收速率呈春夏高,秋冬低的特征,吸收峰值出现在6月,最低值在1月,且生长季的碳吸收变化幅度比非生长季大。影响CO₂通量变化的主要环境因子有太阳辐射、气温、土壤温度和风速,综上,云贵高原草地生态系统CO₂通量对温度较为敏感,温度升高可提高其固碳能力。总的来看,该生态系统是一个明显的碳汇,研究时段内净碳吸收量为425.14 g CO₂·m^-2。     

农牧交错带半干旱草地生态系统CO_2交换对短期不同水平氮添加的响应

本研究以位于山西省右玉县农牧交错带的半干旱草地生态系统为研究对象,探究短期内不同水平的氮添加对半干旱草地生态系统CO_2交换的影响。试验设置8个梯度0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m~(-2)(分别表示为N_0、N_1、N_2、N_4、N_8、N_(16)、N_(24)和N_(32))。采用静态箱法对草地净生态系统CO_2交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)进行测定,同时监测10 cm表层土壤温度和含水量。试验结果表明:短期氮添加(N_(32)除外)显著增加农牧交错带半干旱草地生态系统净碳交换,NEE、ER和生态系统总初级生产力(GEP)在整个生长季均随氮素添加水平的上升呈单峰型变化趋势,在N_(16)和N_(24)处理下的生态系统CO_2交换达到最高,而N_(32)显著降低了NEE;不同氮添加水平下,ER和GEP相对NEE更为敏感;表层(0～10 cm)土壤温度与含水量影响生态系统CO_2交换,表现为:土壤温度(10 cm)与ER呈显著正相关(R~20.1,P0.05),表层(0～10 cm)土壤含水量与NEE和GEP分别呈显著正相关和显著负相关(R~20.1,P0.05)。因此,短期不同水平氮添加增加了农牧交错带半干旱草地生态系统净碳吸收,对该地区草地生态系统碳的源/汇功能具有一定的参考意义。     

放牧对草地生态系统CO2净气体交换影响研究概述

陆地生态系统与大气之间的CO2净气体交换(net ecosystem exchange of carbon dioxide,NEE)被称为生物圈的呼吸,它是陆地生态系统碳循环的重要组分,是全球气候变化研究的重点.草地生态系统是陆地生态系统的主体,约占陆地表面的40％,是气候变化的敏感区域.放牧是草地生态系统的主要利用方式,伴随着气候变化,放牧利用强度不同,对草地生态系统NEE的影响也不同.本文以放牧草地生态系统NEE组成为基础,从放牧干扰途径出发,综述了放牧对草地生态系统CO2净气体交换特征的影响.放牧主要干扰草地土壤-植被界面,通过影响植物群落组成、地上净初级生产力、地下净初级生产力来影响植被群落的光合作用和呼吸作用,使草地生态系统的NEE发生变化;放牧也可通过影响土壤包括土壤呼吸、土壤养分以及土壤温度和水分来影响NEE.放牧干扰途径的研究亦可应用于草地开垦和刈割等利用方式中,这对了解和研究草地不同利用方式下生态系统的CO2交换特征、草地碳源或碳汇的转换状态,以及草地碳贮存功能的强弱具有重要意义.