草地生态系统土壤有机碳估算研究综述

介绍了草地土壤有机碳的测定方法、评价指标以及草地土壤碳储量的估算方法,从碳的输入、输出和碳素的转化方面阐述了草地土壤碳素转化与积累的特征,总结了国内外关于草地土壤有机碳的研究结果,并对研究结果进行了对比与评价,指出了当前研究中存在的问题和今后工作的努力方向,为草地生态系统土壤有机碳储量的研究提供参考.     

草地土壤有机碳储量模拟技术研究

探知全球草地生态系统的土壤有机碳储量是调控全球陆地碳循环过程的必要环节和最大难题之一。本文回顾了草地生态系统土壤有机碳储量的研究进展, 分析了现有的草地土壤有机碳模拟技术——草地土壤有机碳模型的主要技术特征,就模型的基础数据、模型的结构和模型内的函数参数等三方面,讨论了现存草地土壤有机碳模拟技术的缺陷,提出样地清查、遥感分析和模型模拟方法的综合运用将是解决这一问题的根本途径。最后,提出了一种基于草地综合顺序分类系统(comprehensive sequential classification system of grassland, CSCS)的草地土壤有机碳储量分类指数模型的构架。将样地清查、基于CSCS的草地土壤有机碳分类指数模型与遥感的高时空分辨率特征三者耦合起来,分析不同草地类型、气候区划等生态条件下的草地土壤有机碳特征,以求提高草地土壤有机碳估算结果的准确性。此外,草地生态系统土壤的碳汇效应等生态功能与放牧利用不存在绝对对立关系,实现放牧的现代化转型是以对草地土壤有机碳储量精准估算为前提的。     

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...     

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。     

气候变化对草地生态系统土壤有机碳储量的影响

随着全球气候变化和陆地生态系统碳循环研究的发展,草地土壤有机碳库正成为草地生态系统研究的热点。草地土壤有机碳库作为全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。由人类活动引起的温室效应以及由此造成的气候变化对草地生态系统的影响已引起人们的广泛关注,而温度、降水和大气CO2浓度等气候因子对草地土壤碳库也产生重要影响。了解气候变化对草地土壤有机碳库的影响对于准确理解气候变化背景下草地土壤有机碳的演变机制具有重要的指导意义。本研究综述了草地土壤有机碳储量的分布状况以及温度升高、降水和大气CO2浓度增加对草地土壤有机碳影响的国内外研究进展,指出了目前草地土壤有机碳研究存在的问题,提出了今后研究的努力方向和着重点,并对今后草地土壤有机碳研究提出了展望。     

1981-2001年内蒙古草地净初级生产力时空变化特征

利用遥感和气象数据,采用CASA(Carnegie Ames Stanford Approach)模型和统计分析方法,研究了1981-2001年内蒙古自治区草地7-8月植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)的时空变化特征,并分析了气候因素和放牧强度对NPP的影响。结果表明,1）1981-2001年,内蒙古草地NPP显著减少、显著增加和变化不明显的面积分别占1%、30%和69%;NPP显著增加的区域位于内蒙古东北、东南和南部,NPP显著减少的区域零星分布于该区中部荒漠草原和典型草原分界处。总体而言,该区NPP增加不甚明显, 21年7-8月草地NPP（均以C变化计）平均值为192.0 g/m2,年际变化范围为150.5～255.5 g/m2。2）7-8月降水是该区NPP年际变化的主要驱动因子,降水量高的年份NPP亦高。NPP与气候因素间的关系表现为NPP随降水增多而升高,随温度升高而下降,辐射对NPP的影响不明显。3）综合考虑气候因素与人类活动对草地NPP的影响发现,21年间,土默特左旗和土默特右旗境内放牧强度增加导致NPP显著下降。     

管理措施对我国草地土壤有机碳的影响

基于中国期刊网和外文数据库以及《中国土种志》和《中国草地资源》等文献中有关我国草地管理措施及其土壤有机碳的数据,分析不同管理措施下草地土壤表层有机碳变化量。结果表明: 由于各草地类型土壤质地、气候条件有所不同,因此在不同管理措施下土壤有机碳的年际变化量也存在着差异。其中,高寒草甸各管理措施下土壤有机碳变化范围最大为-5.62～1.26 t/(hm2·a),温性荒漠草原最小为-0.85～0.68 t/(hm2·a),而其他草地类型有机碳年变化范围分别为温性草甸草原-3.74～0.68 t/(hm2·a),高寒草原-3.62～0.04 t/(hm2·a),温性草原-2.4～1.07 t/(hm2·a),暖性灌草丛-1.94～0.64 t/(hm2·a);同时,利用Meta分析法估算中国主要草地类型各管理措施下土壤碳年际变化量可以得出：过牧管理措施下土壤有机碳的年减少量最大[-2.34 t/(hm2·a)],重牧[-1.52 t/(hm2·a)]>轻牧[-0.54 t/(hm2·a)]>中牧[-0.49 t/(hm2·a)],而补播管理下土壤有机碳的年增加量最大[0.9 t/(hm2·a)],围封、禁牧2种管理措施次之,分别为0.48和0.19 t/(hm2·a)。可见,我国草地表层土壤有机碳年变化量在不合理管理方式下对草地土壤有机碳的积累具有不利影响,而补播、禁牧则有益于中国草地的固碳作用。     

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。     

祁连山中段草地土壤有机碳分布特征及其影响因素

本文通过调查祁连山中段草地3个海拔段共9条样带,研究了土壤有机碳随海拔、坡向、坡位的分布特征及环境影响因素。结果表明,祁连山中段草地0~60 cm土壤有机碳密度变化范围为9.98~38.96 kg·m^-2,均值为22.31 kg·m^-2。不同海拔间,3 350 m土壤有机碳密度最大,分别是2 900 m和2 450 m处的2.07和3.41倍;在山坡区域,西坡土壤有机碳密度高于南坡和西南坡;沟谷显著高于坡顶和山坡的上、中、下坡位。回归分析表明,土壤有机碳密度与土壤含水量的关系最密切,回归方程的复相关系数（R²）达0.85。一般线性模型表明,地形对0~60 cm土壤有机碳密度空间变异的解释率高达90.68%,其中海拔和坡位分别贡献了71.82%和15.78%。因此,在构建该区草地土壤有机碳储量估算模型时,应重点考虑海拔和坡位因子的指示性。     

高寒人工草地不同植被类型下表层土壤有机碳和无机碳变化及土壤理化因子

为深入了解高寒人工草地土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、无机碳(Soil inorganic carbon, SIC)含量在不同植被类型下的差异性以及土壤有机碳、无机碳含量与土壤理化因子的相关关系。本研究选取高寒人工草地一年生单播小黑麦(HM)、一年生禾、豆混播(HB)以及多年生垂穗披碱草(PJC)植被类型为研究对象,测定并分析3种植被类型下土壤有机碳和无机碳含量变化特征。结果表明：土壤有机碳和无机碳含量在3种植被类型下均表现出显著的差异性。土壤镁离子浓度、全氮(Total nitrogen, TN)含量、土壤pH是影响该区域土壤有机碳和无机碳含量的主要因素。本研究结果为推行适宜高寒人工草地最佳的植被类型提供区域数据和科学参考。     

气候变化对内蒙古草原蝗虫消长的影响

对内蒙古草原蝗虫连续泛滥成灾的原因进行了分析,发现气候变化是内蒙古草原蝗虫消长的最重要因素。冬季变暖,地面最低温度升高是蝗卵安全越冬的重要保证;在春季气候变暖的同时,配合一定量的降水,为蝗卵孵化出土提供了适宜的温湿度,加上温度升高牧草提前返青,蝗蝻有充足的食物,个体发育好,下一代产卵量增加;草原开垦,为蝗虫提供了更适宜的生存环境和更宽的食物选择范围,蝗虫数量不断膨胀,由不规则间歇性发展到近年来的持续性大发生。     

长期封育对内蒙古羊草草地土壤有机碳组分的影响

封育是当前恢复和改良内蒙古草地的重要措施,也是实现草地固碳效应最有效的途径之一。本文利用内蒙古封育32年和自由放牧的羊草草地,分析了其土壤有机碳组分、土壤团聚体和土壤腐殖质组分碳含量的变化,并运用¹³C核磁共振波普法对土壤腐殖质的有机碳组分进行波普分析,探讨了长期封育对羊草草地土壤有机碳组分和土壤有机质结构的影响,期望能为科学地评估长期封育状况下草地固碳效应及其稳定性提供理论依据。实验结果表明:长期封育显著提高了草地土壤有机碳含量;在土壤有机碳组分中,除土壤微生物碳(MBC)含量降低外,其碳组分含量都相应增加。其中,易氧化有机碳(EOC)含量增加最为明显,长期封育草地是自由放牧草地土壤的4.53倍;长期封育显著提高了草地土壤0.25~2 mm团聚体所占比例及其有机碳含量;长期封育提高了草地土壤腐殖质中的胡敏酸碳(HAC)、胡敏素碳(HUC)含量和胡敏酸/腐殖质碳,降低了富里酸碳(FAC)的含量,封育草地土壤的HAC/FAC是自由放牧草地土壤的5.66倍。此外,长期封育草地土壤的脂族碳含量显著增加,芳香度相应增加,疏水碳/亲水碳增大。总之,长期封育不仅提高了草地土壤有机碳贮量,还能改善草地土壤结构、增强土壤有机碳的稳定性。     

气候变化对内蒙古草原生态系统影响的研究进展

摘要：气候变化及其对生态系统的影响已成为研究热点之一,研究和了解气候变化对草原生态系统的影响是适应和应对气候变化的重要方面。本研究从土壤、植被、家畜及牧区社会经济等方面概述了气候变化对内蒙古草原自然生态系统的影响,并指出了目前研究中存在的问题,建议加强探讨草地退化动因、阐释草原碳库问题、探索放牧利用优化调控机制、积极开展草原适应性管理等方面的研究,为草原生态系统更好应对气候变化,维持系统稳定及牧区社会经济可持续发展奠定基础。     

氮添加对内蒙古不同草原生物量及土壤碳氮变化特征的影响

以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原3种草原实验区草地植物群落为研究对象, 设置7种氮添加梯度, 分别为CK（0 g N·m^-2·a^-1）、N₁（5 g N·m^-2·a^-1）、N₂（10 g N·m^-2·a^-1）、N₃（15 g N·m^-2·a^-1）、N₄（20 g N·m^-2·a^-1）、N₅（25 g N·m^-2·a^-1）、N₆（30 g N·m^-2·a^-1）,应用单因素方差分析（One-way ANOVA）方法研究不同浓度梯度氮添加下不同草原类型区植被生物量、土壤碳氮差异及其影响因素。结果表明：1）氮添加并未对3种草原类型地下生物量产生显著影响（P>0.05）,但显著提高了草甸草原和荒漠草原地上生物量（P<0.05）,且本研究初步判断在N₃添加时接近饱和阈值, 整体上氮添加使内蒙古草原总生物量平均增加了29.66%,较干旱的荒漠草原对氮添加的响应较为明显。施氮肥使草甸草原的根冠比显著降低（P<0.05）,典型草原根冠比在N₃处理下显著增加（P<0.05）,但对荒漠草原影响不显著（P>0.05）。2）选择不同土层（0~10 cm、10~30 cm）分析氮添加对3种草地类型土壤有机碳、全氮含量的影响, 结果显示氮添加对草甸草原土壤碳氮含量没有显著影响（P>0.05）,对典型草原和荒漠草原土壤碳氮含量存在显著影响（P<0.05）,且0~10 cm土层对施氮的响应更明显。3）施氮条件下地上生物量与土壤C/N、年均降水显著相关（P<0.01）,地下生物量、总生物量均与土壤全氮含量、有机碳含量、土壤C/N、年均温、年均降水显著相关（P<0.01）。总的来说,不同类型的草地生态系统生物量及土壤碳氮含量对施肥的响应存在差异,这意味着草地恢复与管理过程中需要对养分的添加作用进行考虑。     

青海省不同高寒草地土壤主要养分及可溶性有机碳特性研究

为探索不同高寒草地类型中土壤有机碳、养分和可溶性有机碳的含量差异以及可溶性有机碳分布特征,以青海省4个高寒草地类型土壤0~10 cm和10~20 cm土层为研究对象,分析了土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、可溶性有机碳含量,以及可溶性有机碳芳香性指数和腐殖化指数,并进一步探讨了可溶性有机碳含量与土壤有机碳、各养分含量之间的相关性。结果表明,不同高寒草地类型各土层土壤中全氮、有机碳、可溶性有机碳含量由高到低的顺序依次为:高寒草甸类>高寒草甸草原类>高寒草原类>高寒荒漠类,且不同类型之间差异显著(P<0.05)。随着土层的加深,土壤全氮、有机碳含量有降低趋势。不同类型高寒草地各土层土壤中可溶性有机碳的芳香性指数和腐殖化指数表现出与此相同的变化趋势。不同高寒草地各土层中可溶性有机碳与土壤全氮、有机碳含量之间均呈现出显著正相关关系(P<0.05)。综上所述,高寒草甸和高寒草甸草原土壤有机碳、全氮、可溶性有机碳含量较高,结构复杂。可溶性有机碳的芳香性指数和腐殖化指数在一定程度上能够反映土壤养分状况。     

内蒙古草原火的时空动态特征研究

基于1981-2005年内蒙古草原火的统计资料分析表明,内蒙古草原在25年间共发生草原火3142次,其中人为火占68.84%,雷击火占5.19%,未查明起火原因草原火占25.97%。草原火强度主要以Ⅳ、Ⅲ级草原火为主,占查明起火原因草原火的81.15%。草原火的年发生次数总体呈减少趋势,但在21世纪初有所增加,且春、秋季是草原火的高发期,其中人为火在4月份发生次数最多,而雷击火集中于5,6月份。草原人为火发生时段集中在9:00-16:00,雷击火主要在13:00-17:00。内蒙古草原火的发生区域呈东北向西南减少的条带状分布,其中位于呼伦贝尔市的新巴尔虎右旗、陈巴尔虎旗、牙克石市和鄂伦春自治旗是发生草原火次数最多的4个旗(县),累计发生次数在119~187次之间。研究结果表明,内蒙古草原火预防工作在区域上应集中在内蒙古中、东部和东北部地区,在时间上拟关注春季,特别是白天9:00-16:00时段。     

封育年限对伊犁绢蒿荒漠土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响

以新疆伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地为对象,研究了不同封育年限对草地土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响。结果表明,0-5 cm土层,土壤碳密度呈封育9年>对照>封育1年>封育6年,易氧化活性有机碳、碳库管理指数为封育9年>对照>封育6年>封育1年,且封育9年土壤碳密度显著高于封育6年,相对增加了36.51%,而其易氧化活性有机碳、碳库管理指数显著高于其他处理(P<0.05),分别增加了35.81%~84.89%、35.83%~93.96%;土壤有机质、全量养分分别与土壤易氧化活性有机碳、碳库活度、碳素有效率、氧化稳定系数间呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,而土壤碳库管理指数、易氧化活性有机碳与群落生物量的灰色加权关联度高于土壤有机质和碳密度。土壤碳库活度指数、碳库管理指数能较为敏感地指示土壤碳与草地初级生产力的变化。