黄土丘陵区铁杆蒿群落表层土壤有机碳动态及其影响因子

以黄土丘陵区铁杆蒿(Artemisia sacrorum)草地为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,分析其表层土壤有机碳含量和密度,以期揭示自然恢复过程中其动态变化规律以及海拔、土壤等因子对其的影响。结果表明,随着退耕年限的增加,铁杆蒿群落土壤平均有机碳含量呈先增加(退耕12～20 a)后减少(退耕20～28 a)再增加的趋势(退耕28～45 a),退耕12～20、28～40和40～45 a的年增长率分别为5.50%、4.05%和10.11%;退耕20～28 a的年减少率为3.13%。土壤表层总有机碳密度变化趋势与土壤有机碳含量相似,退耕12～24、28～40和40～45 a的年增长率分别为4.10%、4.56%和8.58%,退耕24～28 a的年减少率为7.49%。相关性分析表明,土壤有机碳含量与地上生物量、地下生物量、全氮含量呈显著正相关,与海拔呈显著负相关。     

氮添加对荒漠草原一年生短命植物根系形态特征的影响及其生物量特征关系

氮沉降增加对陆地生态系统产生了巨大的影响,荒漠生态系统相比于其他生态系统更为脆弱,对氮沉降响应更加敏感。本研究以小车前(Plantago minuta)、小花荆芥(Nepeta micrantha)和毛穗旱麦草(Eremopyrum distans) 3种荒漠一年生短命植物为研究对象,设计5个氮添加处理,研究根系性状和地上、地下生物量对氮素增加的响应。结果表明:1) 1.5、3、6、12 g·(m²·a)-1浓度的氮添加对3种植物根系形态特征均具有显著影响(P <0.05)。2) 1.5、3、6 g·(m²·a)-1浓度的氮添加显著增加了3种荒漠短命植物地上、地下生物量(P <0.05),12 g·(m²·a)-1浓度的氮添加会抑制小车前、小花荆芥的生物量积累,而对毛穗旱麦草无显著抑制作用(P> 0.05)。3) 3种短命植物地上、地下生物量特征与植物根系形态特征间存在相关关系,不同直径根系特征与地上、地下生物量间的相关性存在差异,且不同物种间也存在较大差异。因此,荒漠地区氮沉降持续增加可能改变短命植物...     

不同植被类型对毛乌素沙地土壤有机碳的影响

通过对比分析毛乌素沙地9种主要植被类型样地中的土壤有机碳含量和密度及其在土壤剖面上的分布差异,研究了不同植被类型对毛乌素沙地土壤有机碳的影响。结果表明,0~80 cm深度的土壤有机碳密度与平均土壤有机碳含量的大小关系均为:马蔺群落>芨芨草群落>旱柳群落>固定沙地油蒿群落>沙柳群落>半固定沙地油蒿群落>农田>中间锦鸡儿群落>流动沙地。随着土层加深,固定沙地油蒿群落、中间锦鸡儿群落、旱柳群落、芨芨草群落、马蔺群落和农田的有机碳含量均显著增加,而半固定沙地油蒿群落、流动沙地、沙柳群落的土壤有机碳含量随土层加深逐渐减少。各植被类型土壤有机碳密度在土壤剖面上的垂直分布格局和有机碳含量相似,但二者变化幅度不同。在流动沙地上进行植被建设有助于土壤固碳,且油蒿群落和沙柳群落的固碳效果较好。应尽量减少和避免强烈的人为干扰,以防止浅层土壤碳发生变化,维持土壤碳库稳定。     

退化高寒草甸土壤有机碳分布特征及与土壤理化性质的关系

本研究对西藏当雄不同退化程度高寒草甸土壤有机碳分布特征及其与土壤理化性质演变进行分析,结果表明,土壤有机碳及有机碳密度均为正常草甸土壤>轻度退化草甸土壤>严重退化草甸土壤,且0~10 cm土层中有机碳含量及其密度均高于10~20 cm土层土壤。回归分析表明,土壤有机碳与土壤活性有机碳、土壤碱解氮、速效磷、速效钾及土壤含水量之间存在显著或极显著的正相关关系,其决定系数R2分别为0.913 9、0.977 1、0.931 4、0.665 3和0.715 6,直线回归方程分别为y=0.074 3x-0.026 1,y=2.676 8x+14.425 0,y=0.245 9x+3.347 9,y=4.296 5x+71.667 0,y=0.790 8x+5.424 5;而与土壤容重呈显著负相关关系（y=-0.016 7x+1.553 1）。土壤有机碳的损失,造成土壤养分和水分减少,土壤容重增大。通径分析表明,土壤有机碳的变化对碱解氮的影响最显著。     

半干旱沙地生境变化对植物地上生物量及其碳、氮储量的影响

研究了科尔沁沙地沙丘固定过程中的流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘以及草地4种生境类型的植物地上生物量及其碳、氮含量与储量特征。结果表明,沙地生境变化对植物叶干重、枝干重、总生物量及其碳、氮含量与储量均有显著影响(P<0.01);固定沙丘的叶干重、枝干重、总生物量及其碳氮储量均大于流动沙丘与半固定沙丘,草地的叶干重、枝干重、总生物量、枝和总的碳储量、枝的氮储量均小于固定沙丘而大于流动沙丘;半固定沙丘叶、枝及总碳含量与枝的碳储量大于流动沙丘,而叶、枝及总氮含量小于流动沙丘。一年生植物分别占流动沙丘、固定沙丘和草地总生物量的63.99%,79.28%,70.86%;灌木占半固定沙丘总生物量的73.15%;C₃植物生物量分别占流动、半固定、固定沙丘和草地总生物量的39.99%,90.87%,96.01%和82.67%。固定沙丘上的一年生植物和C₃植物的生物量、碳氮储量在4个生境中最高;半固定、固定沙丘和草地中C₃植物碳含量及其储量、氮储量均高于C₄植物。沙丘固定过程中生物量及其碳氮储量逐渐增加,固定沙丘植被具有较大的碳氮固存潜力,一年生植物、C₃植物对其碳氮的固存具有重要的贡献作用;沙丘固定过程中C₃植物对C₄植物生物量的下降具补偿作用。     

封育对荒漠草原优势植物根系性状特征的影响

研究植物根系特征变化对进一步了解禁牧封育过程中的植被变化具有重要意义。以宁夏荒漠草原不同封育年限(0、3、7和15年)下短花针茅(Stipa breviliora)、沙芦草(Agropyron mongolicum)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、甘草(Glycyrrhiza uralensis) 4种优势植物为研究对象,研究了封育对优势植物根性状特征的影响及其与植物地上部和土壤特性的关系。结果表明：1)封育措施下不同植物根性状变化不尽相同,短花针茅根表面积、平均根直径和根总体积封育后显著降低(P <0.05),比根长、比根面积在封育7年时最高;沙芦草的总根长、根表面积在封育3年时最高;封育对牛枝子、甘草的根系性状影响不显著。2)牛枝子0-40 cm地下生物量以封育3年最高,沙芦草、甘草地下生物量在封育7年最高;封育使深层根系生物量增加,短花针茅和沙芦草的30-40 cm土层和甘草的10-20 cm土层根系生物量在封育7年时最高。3)相关分析表明,荒漠草原植物根系受土壤有机质、碱解氮及土壤容重的影响明显,根系性状与植被盖度和地上生物量显著正相关(P <0...     

基于DNDC模型分析降水变化对黄土丘陵区草地生物量和土壤有机碳的影响

草地生态系统作为黄土高原半干旱区重要的陆地生态系统,降水格局改变对该区域的碳循环过程产生影响。通过在自然恢复草地(NR)和白羊草(Bothriochloa ischaemum)栽培恢复草地(BI)进行原位降水梯度试验,设置了减少自然降水量的80%、60%、40%、20%,自然降水和增加自然降水量的20%、40%、60%、80%(即P–80、P–60、P–40、P–20、CK、P+20、P+40、P+60、P+80)的9种降水梯度,并运用DNDC (denitrification-decomposition)模型进行模拟验证,分析降水改变对土壤有机碳(SOC)、地上和地下生物量的影响。结果表明：1)与自然降水相比,增减降水80%时自然恢复草地的SOC含量增幅最大(21.4%和21.5%),但不同处理间无显著差异(P> 0.05);白羊草地SOC含量在减少降水20%时达到“峰”值(13.41 g·kg^-1),整体上白羊草地SOC含量高于自然恢复草地。2)两种草地恢复类型的生物量都随降水量变化而波动起伏,自然恢复草地减少降水20%地下生物量和增加降水40%地上生物...     

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。     

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...     

宁夏荒漠草原自然恢复演替过程中土壤有机碳及其分布的变化

以宁夏荒漠草原自然恢复的围封草地为对象,通过野外调查和室内分析,研究了未封育、封育3、5、7和10年的草地总有机碳及其在土壤剖面和不同粒级团聚体中的分布。结果表明,土壤有机碳含量随封育年限的增加呈波动性增加,除0~5 cm土层外,各土层有机碳含量以封育7年、10年的草地较高;就有机碳在不同粒径团聚体中的分布看,0~10 cm表层土壤以封育3年及未封育草地各粒级团聚体有机碳含量较高,而10~40 cm土层各粒级团聚体有机碳随封育年限的延长呈增加趋势,各土层团聚体有机碳含量均以1~0.5 mm与0.5~0.25 mm粒级较高;各粒级团聚体对有机碳的贡献率在0~10 cm表层以<0.25 mm微团聚体最高,10~20 cm土层以>5 mm粒级和<0.25 mm粒级较高,20~40 cm土层以>5 mm粒级最高。综上所述,封育有利于荒漠草原土壤有机碳的固存,退化荒漠草原生态环境恢复在封育7年时出现转折;随土层的加深,团聚体有机碳贡献率对封育的响应减弱,且大团聚体对全土有机碳的贡献率逐渐增大。     

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。     

不同恢复措施对退化荒漠草原土壤碳氮及其组分特征的影响

以宁夏盐池县退化荒漠草原为对象,实施深翻耕+补播（SR）、浅翻耕+补播（QR）和禁牧封育（F）恢复措施,同时以传统放牧为对照（CK）,研究不同恢复措施草地 0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土层土壤总有机碳（SOC）、全氮（TN）及颗粒有机碳（POC）、易氧化有机碳（ROC）、微生物量碳（MBC）、硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）和微生物量氮（MBN）的变化特征,以探讨不同恢复措施对荒漠草原土壤碳氮及其组分的影响。结果表明：与其他处理相比,QR处理草地的土壤SOC含量（5.50~9.93 g·kg^-1）、土壤TN含量（0.17~0.23 g·kg^-1）、土壤ROC含量（0.53~0.99 g·kg^-1）及土壤MBN含量（62.82~73.20 mg·kg^-1）总体较高;土壤MBC含量（386.00~481.80 mg·kg^-1）及碳、氮各组分占SOC和TN的比例总体以F处理的草地较高;不同恢复措施草地各土层土壤POC、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量较CK均有所下降。相关分析表明：SOC含量分别与TN、ROC含量呈极显著正相关（P<0.01）,与MBC含量呈显著负相关（P<0.05）。基于土壤碳、氮固存,在所有的处理中,浅翻耕+补播是退化荒漠草原恢复较为有效的措施。     

不同草地利用方式对土壤有机碳、全氮和全磷的影响

以青海省共和县塔拉滩封育芨芨草(Achnatherum splendens)草原、过牧芨芨草草原、取土坑、人工草地和农田为研究对象,对不同利用方式及不同深度下土壤有机碳、全氮、全磷含量进行了分析研究。结果表明:0～10cm和10～20cm土层土壤有机碳含量顺序均为封育芨芨草草原>退化过牧芨芨草草原>取土坑>农田>人工草地,说明退化和开垦均导致表层土壤有机碳含量的下降。在同一土层内,农田和人工草地(退耕地)的有机碳含量差异不显著(P>0.05)。在0～10,10～20和20～40cm的3个土层,农田的全氮含量最高,人工草地次之,主要是由于人为施加氮肥和翻压枯草等因素造成,取土坑的全氮含量最低;同时,0～40cm的土层,封育芨芨草草原的土壤全氮含量高于退化过牧芨芨草草原,40～80cm的土层,封育芨芨草草原的土壤全氮含量低于退化过牧芨芨草草原,说明封育使土壤上层的全氮含量增加,而草原退化导致氮向下层转移。全磷含量的变化规律与全氮相似。各草地的有机碳、全氮和全磷含量随土壤深度增加而下降。     

不同恢复措施对宁夏荒漠草原土壤碳氮储量的影响

以放牧(CK)、深翻耕(S)、浅翻耕(Q)、免耕(M)和封育(F)5种不同生态恢复措施处理的荒漠草原为对象,研究不同恢复措施条件下0~40 cm土层土壤有机碳,全氮储量的变化特征。结果表明,0~10 cm和10~20 cm土层,有机碳含量均以浅翻耕处理草地最高,分别为14.90和14.50 g·kg^-1,显著高于深翻耕处理草地、封育草地和放牧草地(P<0.05);20~30 cm土层,不同处理草地有机碳含量变化范围为5.03~9.93 g·kg^-1,以浅翻耕处理草地最高,封育草地最低(P<0.05)。土壤全氮含量,0~10 cm和10~20 cm土层均以浅翻耕处理草地最高,分别为0.17和0.22 g·kg^-1,显著高于封育和放牧草地(P<0.05);20~30 cm和30~40 cm土层均以深翻耕处理草地最高,分别为0.14和0.13 g·kg^-1,显著高于封育草地(P<0.05)。不同处理草地各土层土壤有机碳和全氮密度的分布范围为0.49~1.58 kg·m^-2和0.013~0.039 kg·m^-2,其中,0~40 cm各土层有机碳密度及0~10 cm和10~20 cm土层全氮密度均以浅翻耕处理草地较高,封育草地较低,20~40 cm土层全氮密度以深翻耕处理草地最高,封育草地较低。0~40 cm各土层土壤有机碳和全氮储量均以浅翻耕处理草地最高,分别为47.72和1.09 t·hm^-2,显著高于封育草地(P<0.05)。浅翻耕处理草地更有利于该区荒漠草原土壤有机碳和全氮储量的积累。     

西藏草地开垦后土壤表层氮素及有机碳特征研究

选取西藏琼结县和江孜县2个地区不同开垦年限耕地表层的土壤作为研究对象,分析其土壤中氮素及有机碳(SOC)含量特征变化状况。结果表明,草地开垦为耕地后,土壤表层全氮(TN)及有机碳(SOC)含量前2年内先降低,而后随着开垦年限增加有逐渐增高的趋势,大体呈"V"字型变化趋势,铵态氮(NH4+-N)大体上也呈相似的变化趋势,而硝态氮(NO3--N)随着开垦年限增加则无明显变化规律。2个地区耕地表层铵态氮、全氮与有机碳之间均呈显著正相关关系(P0.01),而硝态氮与有机碳相关性不显著(P0.05)。     

放牧对典型草原土壤有机碳及全氮的影响

以内蒙古锡林河流域羊草Leymus chinensis典型草原作为研究对象,研究不同放牧强度及放牧制度下,土壤有机碳、全氮的含量差异,结果表明:1)土壤有机碳含量大体表现为常年放牧地高于混合放牧地,且差异明显。常年放牧地表现为轻牧重牧中牧围封未放牧地,混合放牧地除"轻牧+割草"与"中牧+割草"在20~30 cm土层深度表现出显著差异以外,各个放牧强度间差异均不显著。土壤有机碳含量随着土层深度的增加而降低。2)土壤全氮在不同的放牧梯度间及不同土层深度间的变化趋势与土壤有机碳大体相同,趋势表现为轻牧重牧中牧围封未放牧地,而混合放牧地的变化趋势比较复杂,相比较常年放牧地,混合放牧地的全氮含量要低。全氮含量随着土层深度的增加而降低。研究结果表明重牧下有机碳含量要高于中牧,这可能是由于随着放牧强度的增加,草原植被C4植物增多而引起的。     

封育对黄土高原天然草地深层土壤碳、氮储量的影响

封育是当前恢复和改良退化草地的重要措施,准确评估植被变化过程中土壤碳、氮储量动态,具有重要的生态意义。本研究以宁夏云雾山封育30年天然草地和未封育草地土壤为研究对象,对深层(0-500cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)固持动态进行分析。结果表明,封育30年草地土壤碳含量(0-440cm)显著高于未封育草地(P0.05),但是草地SOC变化临界层不明显,未封育草地SOC含量变化临界层大约位于130cm处;封育与未封育草地STN含量在130cm以下显著降低,STN的累积均发生在60-320cm土壤中,而表层(0-60cm)和较深层(320cm)中STN积累较少;封育30年草地340-500cm土壤SOC储量趋于稳定,每20cm土层约为11.5 mg·hm~(-2),未封育草地140-500cm土壤SOC储量趋于稳定,每20cm土层维持在8mg·hm~(-2);封育30年草地0-100cm土壤SOC、STN储量分别占0-500cm土层的44.8%和27.2%,0-200cm分别占72.2%和38.5%,0-300cm分别占83.5%和64%,0-400cm分别占92.2%和80.1%。因此,深层土壤有着大量的碳、氮储量信息,对于100-500cm土壤碳、氮动态研究非常必要。     

不同强度放牧后自然恢复的沙质草地土壤呼吸、碳平衡与碳储量

通过测定科尔沁不同强度放牧后自然恢复的沙质草地的土壤呼吸、碳平衡和碳储量,结果表明,整个生长季平均土壤呼吸速率表现为轻牧后恢复草地(CO2-C 0.737 g/m2.d)>无牧后恢复草地(CO2-C 0.704 g/m2.d)>中牧后恢复草地(CO2-C 0.641 g/m2.d)>重牧后恢复草地(CO2-C 0.576 g/m2.d);无牧和重牧后恢复草地的碳素输入和输出处于平衡状态,轻牧和中牧后恢复草地的碳素输入显著高于输出,净截存碳分别为84.89和76.51g/m2;植物-土壤系统的碳储量大小为轻牧后恢复草地(1 785.39 g/m2)>中牧后恢复草地(1 494.69 g/m2)>无牧后恢复草地(1 483.61 g/m2)>重牧后恢复草地(1 323.39 g/m2)。研究结果表明,不同强度放牧后的退化沙质草地在采取围封恢复措施以后,有益于大气CO2的截存,而适度(轻度和中度)放牧后的恢复更有利于增强沙质草地的碳汇作用。     

不同恢复措施对宁夏典型草原土壤碳氮储量的影响

为探讨不同恢复措施下草原土壤有机碳、全氮储量特征的变化,以宁夏黄土丘陵区典型草原为对象,对放牧(对照GG),封育(EG),水平沟(CG)和鱼鳞坑(FG)3种不同恢复措施下0~40 cm土壤有机碳、全氮储量进行研究。研究表明:1)土壤有机碳和全氮含量以封育草地最高,分别为30.35和2.92 g/kg,放牧草地次之,水平沟草地最低(P<0.05);C/N表现为封育最高,水平沟次之,放牧草地最低;各措施下土壤有机碳和全氮含量随着土层加深整体呈下降趋势。2)土壤有机碳和全氮密度呈封育和放牧草地较高,鱼鳞坑居中,水平沟最低。各恢复措施下有机碳密度随着土层加深而降低,全氮密度无明显规律。3)土壤碳氮储量表现为封育草地>放牧草地>鱼鳞坑草地>水平沟草地。禁牧封育更有利于该区典型草原土壤有机碳和全氮储量的积累。