不同放牧制度下短花针茅荒漠草原土壤碳储量动态

放牧制度是影响草原土壤碳储量的主要人为因素, 从碳储量角度研究不同放牧制度下土壤碳储量动态特征, 对草原合理利用具有重要指导意义。以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原自由放牧样地、划区轮牧样地和围栏禁牧样地为研究对象, 分析了整个生长季(5－10月)0－30 cm 土层有机碳储量变化规律。结果表明, 1)自由放牧样地有机碳储量显著低于围栏禁牧和划区轮牧样地(P0.05), 围栏禁牧和划区轮牧样地间差异均不显著 (P0.05)。2)自由放牧样地有机碳储量经过明显的2次碳源过程和1次碳汇过程;划区轮牧样地经过明显的1次碳汇和1次碳源过程;围栏禁牧样地经过明显的1次碳源过程。3)各样地土壤有机碳储量净增量均表现为碳源, 其中自由放牧样地表现为最强碳源, 其次为划区轮牧样地, 围栏禁牧样地为最弱碳源, 分别为-0.75、-0.45和-0.32 kg·m-2。综合分析表明, 放牧制度明显改变短花针茅荒漠草原土壤有机碳储量积累过程, 减少碳释放的放牧制度能力大小排序依次为围栏禁牧、划区轮牧和自由放牧。     

放牧制度对短花针茅荒漠草原主要植物种光合特性日变化影响的研究

以内蒙古苏尼特右旗短花针茅荒漠草原为研究对象,通过划区轮牧与自由放牧的比较试验,研究3种主要植物种短花针茅、无芒隐子草和碱韭光合特性日变化对不同放牧制度的响应。结果表明,1)短花针茅、无芒隐子草和碱韭光合速率、蒸腾速率和气孔导度均表现为双峰型,具有明显的“午休”现象。胞间CO₂浓度表现为双谷型。2)在其他条件相同时,放牧方式的不同对主要植物种的净光合速率、蒸腾速率无影响,但对双峰值出现的时间有所影响。3)对照禁牧和划区轮牧较自由放牧提高荒漠草原疏丛型禾草无芒隐子草的气孔导度和胞间CO₂浓度。     

黄土高原不同地形封育草地的土壤呼吸日动态与影响因子分析

采用动态密闭气室红外CO₂分析法(IRGA)对黄土高原丘陵沟壑区不同地形的封育草地土壤呼吸速率日动态进行了测定,并分析了土壤呼吸与土壤温度、土壤水分、地下生物量和地形间的关系。研究结果显示,草地的土壤呼吸日动态呈单峰曲线,最小值为0.393~1.103 μmol/(m²·s),出现在凌晨;最大值为1.034～1.405 μmol/(m²·s),出现在14时左右,可以用正弦曲线拟合;而且不同样地间土壤呼吸速率与土壤温度间的关系均可用指数函数描述。土壤日均呼吸速率在不同地形的草地间存在差异,平坦草地为1.229 μmol/(m²·s),东北坡15°, 30° 和45° 草地分别为1.138, 1.033和0.890 μmol/(m²·s);西南坡15°, 30° 和45° 草地分别为1.036, 0.859和0.379 μmol/(m²·s);土壤呼吸速率随坡度的增大而减小,东北坡土壤呼吸速率小于西南坡,与不同样地间土壤水分和地下生物量的变化趋势一致,而且研究结果表明土壤呼吸的这种差异主要是受地形影响的土壤水分和地下生物量空间分布差异性决定的,而不同样地间土壤平均温度差异不显著(P>0.05)。     

放牧方式对暖温型草原区短花针茅群落特征及α多样性的影响

为研究暖温性草原区植物群落特征和草地生产力对不同放牧模式的响应,探讨草地生产力和多样性指数的关系,选择内蒙古和林格尔县暖温性草原区短花针茅群落作为样地,采用划区轮牧、自由放牧Ⅰ(载畜率3.48只羊/hm~2)、自由放牧Ⅱ(载畜率4.00只羊/hm~2)和围栏禁牧4种放牧方式,2017年连续6个月进行草地健康监测。结果显示:不同放牧方式对草地群落特征及α多样性均存在显著影响(P0.05),围栏禁牧表现最好;划区轮牧的草地群落特征及α多样性显著高于其他两种放牧方式;8月围栏禁牧下的草地生产力虽高于其他放牧方式,但10月份4种放牧制度下草地生产力差异较8月份小。综上,和林格尔县暖温型草地可以支持放牧行为,划区轮牧可保证草地可持续发展。     

黑籽雀稗的光合生理特性研究

利用Li-6400便携式光合分析仪测定黑籽雀稗的光合特性。结果表明,黑籽雀稗的光合日变化呈双峰型,有明显的“午休”现象。11:00左右出现第1个峰值(Pn为28.8 μmol/m²·s),15:00左右出现第2个峰值(Pn为21.59 μmol/m²·s),变化趋势与气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等因子相同。黑籽雀稗叶片的光饱和点(LSP)为1 700 μmol/(m²·s),光补偿点(LCP)20 μmol/(m²·s),表观光量子效率(AQY)0.073 9 mol/mol,CO₂饱和点(CSP)600.01 μmol/mol,CO₂补偿点(CCP)21.89 μmol/mol,羧化效率(CE)0.084 6 μmol/(m²·s)。     

高寒灌丛草甸生态系统CO2释放的初步研究

以金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸生态系统为对象,应用静态密闭箱-气相色谱法对高寒灌丛(GG)、丛内草甸(GC)和裸地(GL)的CO₂释放进行了初步研究。结果表明:GG、GC和GLCO₂的释放速率均呈明显的单峰型日变化进程,最大释放速率出现在15:00～17:00之间,最小值在7:00前后出现,白天释放速率大于夜晚;CO₂释放速率具有明显的季节性变化特征,生长期CO₂释放速率明显高于枯黄期,且均表现为正排放,8月为CO₂释放高峰期,释放速率GG>GC>GL(P<0.01);2003年6月30日至2004年2月28日,高寒灌丛植被-土壤系统CO₂释放量为3088.458±287.02g/m²,丛内草甸植被-土壤系统CO₂释放量为2239.685±183.68g/m²,其中基础土壤呼吸CO₂的释放量约为1346.748±176.24g/m²,分别占GG和GC释放量的43.61%和60.13%;CO₂释放速率的日变化主要受地表和5cm地温制约,而季节动态与5cm地温呈显著正相关关系(P<0.01)。     

不同光照对蝴蝶花光合特性及生长发育研究

用Li-6400光合测定系统测定了不同光照下蝴蝶花的光合特性,结合蝴蝶花的生长发育状况,探讨了蝴蝶花在不同光照下的适应性。结果显示,随植株上层光强的降低,蝴蝶花的Chl a/Chl b、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度均呈降低趋势,Chl b含量、蒸汽压亏缺、气孔限制呈增加趋势;光补偿点、暗呼吸速率、CO₂补偿点、表观量子效率下降,羧化效率增加,揭示了蝴蝶花对光照减低的生理适应机制;蝴蝶花的光补偿点在5.18~12.05 μmol/m²·s,光饱和点在1 000 μmol/m²·s左右,说明其对光的适应范围较宽。CO₂补偿点在54.84~58.45 μmol/mol、CO₂饱和点在970 μmol/mol左右。结合蝴蝶花生长发育状况分析,竹林下植株的叶面积最大、开花状况最佳,生长最好。但3种环境下植株均能生长。     

放牧制度对短花针茅群落植物种群地上生物量的影响

在短花针茅荒漠草原群落进行了不同放牧制度对短花针茅、无芒隐子草、碱韭三个主要植物种群地上生物量影响的比较研究.结果表明禁牧能够提高群落种群的地上生物量,与自由放牧相比轮牧有利于种群地上生物量的恢复和提高;不同放牧制度下群落种群的地上生物量结构均呈金字塔型,其干鲜重比值差异不大,季节动态规律基本一致.     

放牧制度对短花针茅群落植物种群地上生物量的影响

在短花针茅荒漠草原群落进行了不同放牧制度对短花针茅、无芒隐子草、碱韭三个主要植物种群地上生物量影响的比较研究。结果表明：禁牧能够提高群落种群的地上生物量，与自由放牧相比轮牧有利于种群地上生物量的恢复和提高；不同放牧制度下群落种群的地上生物量结构均呈金字塔型，其干鲜重比值差异不大，季节动态规律基本一致。     

呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸及其影响因子对不同放牧强度的响应

于2010年6-9月期间,采用LI-6400-09 Soil Chamber对呼伦贝尔草甸草原6个不同放牧强度处理下的土壤呼吸速率及其影响因子进行研究。结果表明,1)除R₁外,土壤含水量、根系生物量、地上生物量和枯落物等影响因子随着放牧强度增大而下降,而土壤温度却无统一的变化规律。2)试验期内,不同放牧强度下土壤呼吸速率的动态变化呈双峰型;土壤呼吸速率均值变化为:R₁>R₀>R₂>R₃>R₄>R₅,R₀和R₁间的差异不显著(P>0.05);除9月30日外,其余测试日下R₀和R₁的土壤呼吸速率均显著(P<0.05)高于R₅。土壤呼吸速率随着放牧强度的增大,放牧效应加剧,以R₄和R₅最为强烈。3)放牧强度因素对土壤呼吸的作用随着放牧季节(日期)的变化而变化,且二者存在互作效应。控制时间的偏相关分析表明,土壤呼吸速率与土壤温度、土壤含水量、根系生物量、地上生物量、枯落物呈显著正相关;而与放牧强度之间呈极显著负相关。研究表明,在呼伦贝尔草甸草原,较低的放牧强度(R₁)对土壤呼吸速率及其影响因子无不利影响,而较高的放牧强度(R₄和R₅)显著影响土壤呼吸速率及其影响因子的变化。     

Response of ecosystem soil respiration in semi-arid grassland to short-term grazing intensity in Agro-pastoral ecotone北大核心CSCD

Grazing is more sensitive to the change of community structure and productivity of semi-arid grassland ecosystem in fragile ecological areas. The carbon sequestration effect of the most suitable grazing intensity was obtained by studying the changes of soil respiration components under different grazing intensities. In this study,the semi-arid grassland ecosystem located in the ecotone of agriculture and animal husbandry in Youyu County,Shanxi Province,was taken as the research object. To explore the effects of different grazing intensities on soil respiration in semi-arid grassland ecosystem in a short period of time,grazing experiments with different intensities began in May 2017 and 2018. There were 4 grazing intensities,ungrazing (control),light grazing,moderate grazing and heavy grazing (expressed as G0,G1,G2 andG3, respectively).The soil total respiration (SRtot) and soil heterotrophic respiration (SRh) under different treatments were measured by static box method. The temperature and water content of 10 cm surface soil was monitored at the same time. The results showed that the seasonal dynamics of SRtot,SRh and Soil autotrophic respiration (SRa) in semi-arid grassland in the agricultural and pastoral ecotone showed a single peak variation trend with different grazing intensities,and all grazing intensities reduced SRtot and SRh. The soil temperature (10 cm) was positively correlated with SRtot and SRh(r2 > 0.1, P <0.05). © 2019 China Agricultural University. All rights reserved.     

农牧交错带半干旱草地生态系统土壤呼吸对短期不同放牧强度的响应

放牧对生态脆弱区的半干旱草地生态系统的群落结构以及生产力的改变更加敏感。通过研究土壤呼吸各组分在不同放牧强度下的变化,得到最适宜的放牧强度的固碳效应。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,探究短期不同放牧强度对土壤呼吸的影响。2017-2018年每年5月开始进行不同强度的放牧实验,共设置了4个放牧强度：不放牧（对照）、轻度放牧、中度放牧和重度放牧（分别表示为G₀,G₁,G₂和G₃）。采用静态箱法测定不同处理的土壤总呼吸（Soil total respiration,SR_tot）和土壤异养呼吸（Soil heterotrophic respiration,SR_h）,同时监测10 cm表层土壤温度和含水量。实验结果表明：短期不同放牧强度对农牧交错带半干旱草地SR_tot、SR_h和土壤自养呼吸（Soil autotrophic respiration,SR_a）在生长季均呈单峰型变化趋势,各放牧强度均使SR_tot和SR_h有所降低。土壤温度（10 cm）与SR_tot和SR_h呈显著正相关（r²>0.1,P <0.05）。     

桑科草原不同草地利用方式土壤呼吸的动态研究

为探寻更加合理的草地利用方式,以甘肃省夏河县桑科乡高寒草原为研究区,分别设置放牧草地,放牧+施肥草地,放牧+划破补播草地、封育草地、人工草地处理,测定不同草地利用方式土壤呼吸的动态变化。结果表明:(1)土壤呼吸速率大小顺序为放牧+施肥人工封育放牧+划破补播放牧,最大值10.41μmol/(m2·s),最小值4.69μmol/(m2·s),日变化和季节变化均呈单峰曲线,日变化峰值出现在13∶00~14∶00,7月各处理土壤呼吸速率达最大。(2)土壤呼吸温度敏感性Q10值为放牧+施肥放牧人工放牧+划破补播封育,最大值1.826,最小值1.157。(3)土壤呼吸与土壤湿度的非线性相关关系P值大小为放牧+划破补播放牧人工封育放牧+施肥。放牧+施肥处理为最优草地利用方式。     

不同耕作措施对西北绿洲灌区冬小麦农田土壤呼吸的影响

在西北绿洲灌区多年田间定位试验基础上,研究了免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)和传统耕作(T)3种耕作措施下冬小麦农田土壤呼吸变化特征及其对土壤温湿度的敏感性。结果表明,3种耕作措施土壤呼吸速率日变化和生育期变化呈单峰曲线。免耕秸秆覆盖处理土壤呼吸速率日峰值出现在15:00,免耕不覆盖和传统耕作处理出现在14:00。3种耕作措施土壤呼吸速率生育期峰值出现在冬小麦开花期。从冬小麦返青至成熟,免耕秸秆覆盖和传统翻耕处理土壤呼吸平均速率分别较免耕不覆盖处理高43.01%和33.33%。3种耕作措施下土壤呼吸对土壤温度的敏感性(Q₁₀)依次为NT＞NTS＞T,敏感性为1.93~3.00;3种耕作措施下土壤呼吸对土壤含水量不敏感。说明在西北绿洲灌区,不同耕作措施下冬小麦农田土壤呼吸主要受耕层土壤温度的控制。     

生草对渭北黄土高原苹果园土壤呼吸的影响

为探讨生草对渭北黄土高原苹果（Malus domestica）园土壤呼吸的影响,设置果园清耕、间作白三叶（Trifolium repens ）、间作小冠花（Coronilla varia）3个处理,于2012年4-11月利用SR1LP土壤呼吸仪监测了3个处理的土壤呼吸,分析了果园生草覆盖条件下土壤呼吸特征及其与土壤水热的相互关系。结果表明：生草与清耕处理 4-6月和8-11月土壤呼吸日变化呈单峰曲线,但生草处理果园土壤呼吸日变化峰值出现时间存在延后效应（4-6月）或推前效应（11月）,且生草与清耕处理土壤呼吸日变幅存在明显差异,7月生草与清耕处理土壤呼吸的日变化格局不同;果园土壤呼吸季节变化呈明显的双峰变化趋势,但生草显著提高了果园土壤呼吸速率,不同月份不同处理之间的土壤呼吸差异显著（P<0.05）;生草与清耕果园土壤呼吸都与5 cm的土壤温度相关性最为显著,与土壤水分相关性不显著,生草处理果园土壤温度与土壤呼吸均呈显著的二次函数关系,而清耕处理果园土壤温度与土壤呼吸均呈显著的幂函数关系;多元回归法分析结果表明,土壤水热因子对土壤呼吸的协同影响高于土壤水热单因子的影响,可解释果园土壤呼吸时间变异的56%~85%。     

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。     

不同放牧管理模式对高寒草甸草原土壤呼吸特征的影响

为探讨不同放牧管理模式对青藏高原东缘高寒草甸草原土壤呼吸速率的影响,于2014年5－10月用土壤呼吸测量仪（LI-8100A,LI-COR,Lincoln,USA）对禁牧（NG）、全生长季休牧（RG）、传统夏季休牧（TG）和全年连续放牧（CG）4种不同放牧管理模式高寒草甸草原土壤呼吸速率进行测定,并分析了土壤呼吸速率与其影响因子间的关系。结果表明：1）不同放牧管理模式高寒草甸草原土壤呼吸速率月动态均表现出先增加后降低的变化态势,峰值出现在8月,除 CG 外,8月显著高于其余月份;2）在整个生长季,NG,RG 和 TG 平均土壤呼吸速率显著高于 CG,其中,NG 和 RG 间无显著差异,但均显著高于 TG;3）除 CG 外,NG,RG 和 TG 土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关,Q10值排序为：NG＞RG＞TG＞CG;4）土壤质量含水量对土壤呼吸速率的影响存在一个临界值,30％左右为临界值,在此之前二者呈正相关,此后呈负相关;5）地上、地下生物量均与土壤呼吸速率呈显著正相关。在保障牧民收入稳定的前提下,为实现草地资源的可持续利用与牧草的更新,相对于全年禁牧,全生长季休牧既可充分利用牧草资源,也能有效保护草地系统稳定与生态恢复,是青藏高原高寒草甸草原类草地放牧管理的理想选择。     

苜蓿草地土壤呼吸及其对环境响应的研究

采用LI-8100对河北沽源牧场地区3年生苜蓿(Medicago sativa L.)草地生长季土壤呼吸速率日动态以及季动态进行测定,分析了土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度和大气辐射的相关性。结果表明:苜蓿草地的土壤呼吸日动态呈单峰曲线,各观测日的最小值分别为3.102,2.071,4.655,4.52,3.355μmol·m^-2·s^-1,出现在每天8:00-9:00和18:00-19:00之间,相对应的最大值分别是4.934,3.034,6.948,5.682,4.823μmol·m^-2·s^-1,出现在13:00-16:00之间。土壤呼吸速率日动态与5 cm土壤温度的相关性最大,R2的值为0.2722~0.8214(P<0.05),与10 cm土壤温度有一定的相关性,与20 cm土壤温度相关性不大。土壤呼吸季动态呈不规则单峰曲线,最小值是2.48μmol·m^-2·s^-1,出现在6月26日,最大值是5.79μmol·m^-2·s^-1,出现在7月24日。土壤呼吸季动态与5,10,20 cm深度的土壤温度均无相关性,与5,10,20 cm深度土壤湿度均有极相关关系(P<0.01),与太阳辐射无相关性。     

不同施氮水平对玉米生长季土壤呼吸的影响

为了探索不同氮肥用量对玉米（Zea mays）农田土壤呼吸速率的影响,采用EGM 4密闭式土壤呼吸测量系统,对甘肃省武威凉州灌区不同施氮水平下的玉米农田土壤呼吸速率进行研究。结果表明,玉米农田土壤呼吸速率的日变化为单峰曲线,其最小值和最大值分别出现在06:00和14:00左右,日变化随温度升高而增加。同时,玉米农田土壤呼吸速率(均以CO2的排放量计算)也具有较明显的季节变化,最大值为8.92 μmol/(m2·s),出现在7月,最小值为1.12 μmol/(m2·s),出现在5月,生育期变化顺序为抽雄期>大喇叭口期>拔节期>灌浆期>成熟期>苗期。土壤呼吸速率随施氮水平升高而升高,施氮450 kg/hm2（N450）排放CO2均值为5.72 μmol/(m2·s);300 kg/hm2（N300）为5.34 μmol/(m2·s);不施氮肥（N0）为4.90 μmol/(m2·s),其中N450比N300和N0分别增加了7.12%和16.73%,N300比N0增加了8.98%,不同施氮水平下玉米土壤呼吸速率的差异主要发生在生长盛期。     

高寒草甸区不同生境土壤呼吸变化规律及其与水热因子的关系

采用野外定位观测的方法,于2012年6―9月在青海省海北地区分析了围栏封育地(对照)、放牧地、鼠丘和蚁塔地4种不同生境下土壤呼吸的变化规律及其与水热因子的关系。结果表明,1)各处理的土壤呼吸均表现出明显的季节动态,其变化程度大小依次表现为对照＜鼠丘＜放牧地＜蚁塔。2)不同时期各处理下土壤呼吸表现为:除6月初、7月底外,鼠丘处理与封育和放牧处理差异不显著(P＞0.05);蚁塔地与其他3个处理间差异均显著(P＜0.05);除7月底外,放牧处理与对照间差异均不显著。3)土壤呼吸与土壤温度均呈正相关,且均存在较好的指数关系,其中对照处理的相关性最好,相关系数为0.851;封育地、放牧地、鼠丘、蚁塔的土壤呼吸Q10值依次为2.39、4.66、2.03、2.29。4)4处理的土壤含水量与土壤呼吸速率回归关系均不明显。