放牧对土壤有机碳的影响及相关过程研究进展北大核心CSCD

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。     

高寒草地土壤有机碳含量同植物功能群数量特征关联度或然性初探

采用逐次回归分析法及主成分分析法,对青藏高原高寒草地不同土地利用方式(草甸、草原、人工草地、农田)的67块样地植物功能群数量特征同土壤有机碳含量的耦合性进行分析,以明晰土地利用格局或植被演替对土壤有机碳同植物群落数量特征的影响.结果表明:青藏高原植物-土壤系统有机碳含量在草地利用模式变化或演替过程中具有较强的解释能力.土壤有机碳含量同植物功能群数量特征关联度的或然性受到草地的利用模式、利用强度和利用历史等因素的影响.人工生态系统土壤有机碳含量同地上植物功能群数量特征之间无明显的耦合关系;健康草地生态系统土壤有机碳含量容易同放牧顶级群落优势种数量特征建立一定的耦合关系.退化草地生态系统土壤有机碳含量容易同提高限制性土壤养分的植物功能群建立耦合关系.     

草地对碳汇的作用

草地利用和管理方式是维系草地农业生态系统土壤碳平衡的重要机制之一,土壤植被的改变是土壤有机碳变化的驱动力,不同利用方式的土壤有机碳含量有明显差异,0~100cm土壤有机碳密度的变化顺序为:人工灌木林地次生天然草地人工草地弃耕地农田。放牧作为主要草地利用方式,不同强度对草地有机碳含量有显著影响,0~10cm和10~20cm土层中土壤有机碳含量随放牧强度的增加而下降,中度放牧区和重放牧区分别显著低于未放牧区。乱开乱垦对草地植被初级生产力产生严重影响,使植被盖度和草地初级生产力严重下降,导致0~20cm和20~40cm土壤有机碳含量降低。     

围栏禁牧与放牧对草地生态系统固碳能力的影响

草地生态系统固碳能力对全球碳贮量的大小有重要影响。放牧作为草地最广泛的利用方式之一影响着草地的碳贮量,过度和不合理的放牧方式造成草地退化,引起草地碳的损失。围栏禁牧与放牧对草地生态系统固碳能力的影响主要包括对植被生产力和土壤碳贮量的影响,本文对有关的报道进行了综述。结果显示,由于受植被凋落物、群落结构和气候等多因素的影响,围栏禁牧对草地植被生产力有正面或负面的效应;放牧对植被生产力的影响也没有一致的结果,此外,放牧对植被生产力的影响还与放牧的强度有关。围栏禁牧与放牧可以通过多种途径对草地土壤碳贮量产生正面或负面的影响。总之,围栏禁牧与放牧对草地生态系统固碳能力的影响是复杂多样的,需要对草地碳贮量进行估算,并对相关的机制进行研究,这样才能在草地管理方面做出合理的决策。     

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.     

草地生态系统碳储量及其影响因素

对世界和中国草地生态系统在陆地生态系统碳储存、碳循环及在全球气候变化中的地位和作用进行了分析,阐明了中国草地生态系统碳储量及其分布格局。同时,对影响草地生态系统碳储存的初级生产力、土壤有机碳、枯落物、放牧利用、草地开垦、火烧等因素进行了研究,提出了中国草地生态系统碳储量研究需解决的主要问题。     

放牧强度对三江源典型高寒草甸生物量和土壤理化特征的影响

为了揭示高寒草甸生态系统在放牧扰动下的植被和土壤特征变化,通过野外样地调查和室内分析法研究和探讨围栏封育(EN)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)、对照区(CK)几种不同放牧强度对草地生物量和土壤碳特征的影响,为高寒草甸的退化研究提供依据。结果表明,封育区地上生物量和地下生物量最高,随着放牧强度的增加,草地地上生物量和地下生物量均呈减少趋势;放牧干扰对高寒草甸土壤湿度也产生影响,其中封育区和轻牧区土壤湿度显著高于其他处理(P0.05);在土壤剖面上,随着土层深度的增加土壤湿度呈明显降低趋势;放牧的践踏作用不仅影响土壤湿度,而且随着放牧强度的增加土壤容重增加;土壤全氮和土壤有机碳也对放牧有一定的响应,土壤全氮表现为LGENMGCKHG,土壤有机碳从高到底为LGENMGHGCK。草地受到放牧干扰时,适度的践踏干扰将提高草地生产力和碳固存,但是高强度的放牧对草地植被和土壤结构的干扰作用不利于草地生态系统的可持续发展。     

围封对天山北坡荒漠草地土壤有机碳的影响

以天山北坡中段退化荒漠草地为研究对象,通过分析封育与放牧对草地土壤有机碳、易氧化碳、微生物量碳含量及活性有机碳的分配比例的影响,以揭示土壤质量的变化。结果表明：禁牧封育5年后草地土壤有机碳及其活性组分含量低于放牧草地。与封育草地相比,在5～10 cm放牧草地土壤有机碳、微生物量碳及MBC/SOC显著升高（P<0.05）,分别增加了0.81 g·kg^-1,34.12 mg·kg^-1,0.59%;土壤易氧化碳含量及ROC/SOC在10～15 cm土层差异均达显著水平（P<0.05）。可见,荒漠草地在封育5年后土壤质量降低,因此,应该实行合理的围封-放牧体系,更有利于退化荒漠草地生态系统的恢复。     

草地生态系统碳储量及其影响因素

对世界和中国草地生态系统在陆地生态系统碳储存、碳循环及在全球气候变化中的地位和作用进行了分析，阐明了中国草地生态系统碳储量及其分布格局。同时，对影响草地生态系统碳储存的初级生产力、土壤有机碳、枯落物、放牧利用、草地开垦、火烧等因素进行了研究，提出了中国草地生态系统碳储量研究需解决的主要问题。     

草地生态系统碳蓄积的研究进展

介绍了全球碳循环与全球气候变化下草地生态系统碳蓄积研究的进展,并对世界和中国草地生态系统在陆地生态系统碳储量、碳循环及在全球气候变化中的地位和作用进行了分析.同时,对草地初级生产力、土壤有机碳、枯落物、放牧利用、草地开垦等因素影响草地生态系统碳蓄积的研究进行了评价,提出了中国草地生态系统碳蓄积研究需解决的主要问题和研究前景.     

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。     

海拔对伊犁河谷草原苦豆子种群土壤活性有机碳特征的影响

本研究以伊犁河谷托乎拉苏大草原占据优势的苦豆子（Sophora alopecuroides）种群为研究对象,通过对不同海拔梯度下土壤微生物量碳、水溶性有机碳和易氧化有机碳含量的分布特征及其影响因素研究,解析苦豆子蔓延对土壤生态环境的影响,为了解伊犁河谷草原毒害草蔓延机制及提供草原毒害草管控措施提供理论依据。结果表明：土壤微生物量碳随着海拔的上升而增加,随土层的加深而降低;而土壤水溶性有机碳和易氧化有机碳均随海拔、土层的增加而增加。根据相关性分析可知,土壤活性有机碳的3种组分与总有机碳、全氮以及土壤湿度3个指标之间相关性达到极显著水平（P<0.01）;且3种组分之间也相互存在显著相关。研究表明海拔、全氮含量以及总有机碳3个指标显著影响苦豆子种群活性有机碳含量的变化。     

温带典型草原土壤理化性质及微生物量对放牧强度的响应

为了研究不同放牧强度对草地土壤理化性质及微生物量的影响,本文以内蒙古温带典型草原为研究对象,设置了4个放牧梯度：对照（围封）、28只羊每月放牧3天（轻度）、6天（中牧）、12天（重牧）,采用控制实验分析了不同放牧处理下草原土壤理化性质和土壤微生物量之间的相关关系。结果表明：放牧强度和土壤深度均对土壤pH值、硝态氮和速效磷含量产生极显著影响（P<0.01）,土壤总氮和总有机碳含量受放牧强度极显著影响（P<0.01）,轻牧处理含量显著高于其他处理样地。土壤微生物量碳、磷含量受放牧强度影响显著（P<0.05）。因子分析及相关分析结果表明,土壤MBP含量与土壤因子F1（TN,AN,NO₃^--N,TOC,AP,NH₄⁺-N）极显著正相关（P<0.01）,土壤MBN含量与土壤因子F1显著正相关（P<0.05）,说明MBN和MBP与土壤理化指标之间具有统一性,微生物量氮、磷可以灵敏地反映出放牧强度变化下的土壤理化性质和微生物生物量的变化。     

不同干扰对黄土高原典型草原土壤有机碳的影响

以黄土高原典型草原为对象,研究了封育+施肥、封育+火烧、封育和放牧4种干扰类型对土壤有机碳含量和有机碳密度的影响。结果表明:黄土高原典型草原不同干扰类型下土壤有机碳含量和有机碳密度都随土层深度的增加而减少,且干扰类型不同其减少程度不同;不同干扰类型对土壤有机碳含量影响不同。封育+施肥地在0~50 cm各土层有机碳含量均显著高于其他3个干扰类型,变化范围为24.08~34.99 g·kg^-1;其次为封育+火烧地,变化范围为19.59~32.05 g·kg^-1;在0~40 cm各土层,放牧地有机碳含量均最低,为19.07~25.37 g·kg^-1。不同干扰类型对有机碳密度的影响与对有机碳含量的影响基本相似。不同干扰对土壤有机碳的影响主要表现在0~20 cm土壤表层;在0~50 cm土层,4种干扰类型土壤有机碳密度大小依次为:封育+施肥>封育+火烧>封育>放牧,分别为14.51, 13.86, 12.27和11.85 kg·m^-2。综上所述,人为干扰对典型草原土壤有机碳含量和有机碳密度具有明显影响;放牧导致土壤碳密度显著下降,而施肥和封育可以提高土壤碳密度。     

黄土高原不同植被类型土壤活性有机碳组分分布特征

为探讨黄土高原植被恢复对土壤碳循环和有机碳库组分的影响,选取延河流域不同植被类型0～10,10～20 cm土层土壤为研究对象,通过对其活性有机碳组分的研究,为土壤碳循环及植被恢复对有机碳库组分及其稳定性的影响提供理论依据.结果表明:土壤微生物量碳森林区 >草原区 >森林草原区,其0～10 cm土层含量比10～20 cm分别高61.43%,43.00%和34.65%;轻组有机碳森林区 >草原区和森林草原区;可溶性有机碳、易氧化有机碳均为森林区 >草原区 >森林草原区,其上层含量较下层分别增加51.21,56.63,20.65 mg·kg^-1;2.34,-0.08,0.99 g·kg^-1.土壤活性有机碳表现为森林区最高,相对于森林草原区,草原区草本植被能显著提高活性有机碳含量,活性有机碳随土层深度增加其有效性降低.     

人为干扰对典型草原土壤侵蚀影响的价值评价

基于不同干扰条件下典型草原风洞试验的研究结果,计算了风蚀所造成的各种损失(养分、有机碳的损失及废弃地的形成等等),在此基础上,定量评价了人为干扰对土壤侵蚀过程的影响。研究结果表明,禁牧可以明显减小由风蚀所导致的草原生态系统的价值损失,而开垦和放牧则会增加其价值损失(包括速效养分、有机碳和废弃地形成)。总的来看,不同风速下不同生态系统的价值损失速率由大到小的排列顺序为:新开垦农田>农田>自由放牧草原>2003年禁牧草原>1987年禁牧草原;同时,风速越大不同干扰类型之间的价值损失差值越大。     

沙化草地土壤有机碳及碳库管理指数的分异特征研究

本研究以宁夏盐池县潜在沙化草地(PD)、轻度沙化草地(LD)、中度沙化草地(MD)和重度沙化草地(SD)为对象,研究了不同沙化程度草地土壤有机碳(SOC)及其在不同粒径团聚体中的分布、活性有机碳组分和碳库指数在0～40 cm土层的变化,以探讨宁夏干旱风沙区沙化草地土壤有机碳及其碳库分配特征。结果表明：沙化导致草地SOC含量、储量及各粒级团聚体SOC含量显著降低,与PD相比,LD,MD和SD均降低40%以上。随草地沙化程度加剧,土壤易氧化有机碳(EOC)含量总体呈下降趋势,由PD的0.46～0.68 g·kg^-1降至SD的0.34～0.47 g·kg^-1,微生物量碳(MBC)含量在不同沙化程度草地之间差异不显著。伴随着草地沙化,EOC和MBC占SOC的比例逐渐升高,而碳库管理指数逐渐降低。由此,草地沙化可能会通过改变土壤有机碳活性而影响荒漠草原土壤碳库稳定性及草地生态环境质量。     

紫色土丘陵坡地不同植被类型土壤活性有机碳组分的比较

探讨湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地不同植被类型对土壤碳循环和土壤有机碳组分的影响。选取草地区（GZ）、草地森林区（GFZ）和森林区（FZ）0～10和10～20 cm土层为研究对象,通过对其活性有机碳组分的研究,为土壤碳循环和不同植被类型对有机碳组分及稳定性的影响提供理论依据。结果表明：微生物量碳和易氧化有机碳大小顺序为FZ > GZ > GFZ（P<0.05）,可溶性有机碳为FZ > GFZ > GZ（P<0.05）,FZ轻组有机碳显著高于GZ和GFZ;0～10 cm土层活性有机碳有效性高于10～20 cm土层;相对于GFZ,GZ中草本植物能提高土壤活性有机碳含量。