不同放牧强度短花针茅荒漠草原碳截存研究

放牧对牧草的影响有两种相反的作用,既有降低生长的机制如减少光合面积,同时,也有促进生长的机制.本实验通过对短花针茅荒漠草原在不同放牧强度下植被地上、地下碳密度的研究,探讨放牧强度对短花针茅荒漠草原植被碳密度的影响.结果显示:在决定草地碳密度的两个值(生物量和含碳量)中,放牧主要通过影响草地的生物量来改变草地的碳密度;在对照区和各个放牧区中,植被地上、地下部分含碳量的值差异不显著(P＞0.05),植被含碳量的值比较稳定,基本不受放牧干扰;轻度放牧可增加植被地上部分生物量,而中度和重度放牧使之减少;轻度、中度、重度放牧都使植被地下部分生物量减小.综合放牧对植被地上部分和地下部分碳密度的影响,得出各个放牧区的植被总碳密度均低于对照区,且随着放牧强度的增加,草地植被碳密度减少.     

短花针茅荒漠草原地下生物量对不同强度放牧的响应

在内蒙古短花针茅荒漠草原上,采用野外随机取样与室内分离相结合的方法,于2009年5月对连续8a不同强度放牧(分为轻度、中度、重度和无牧)条件下围栏草地地下生物量(包括活根和死根)进行了测定,并探讨了荒漠草原地下生物量变化与放牧强度之间的关系.结果表明,荒漠草原地下生物量总量总体上随着放牧强度的增加而下降,在无牧、轻度、中度和重度放牧条件下分别为965.6 g·m-2、874.0 g·m-2、701.9g·m-2和785.8 g·m-2,其中无牧和中牧之间具有显著差异(p<0.05),其他处理间差异不显著(P>0.05).由于植被类型和结构发生改变,造成重度放牧地下生物量高于中度放牧处理.各放牧条件下,活生物量与死生物量所占总生物量比例不同,其中活生物量所占比例在轻度放牧处理下最高,为19.49%,无牧条件下最低,仅为12.86%.不同放牧强度下地下生物量主要分布在表层0cm～30cm,占总量的80%以上,各层生物量随取样深度的增加而递减,呈"T"型分布.从地下生物量积累角度考虑,放牧从一定程度上促进了植物根系的生长,表现为放牧处理间的地下活生物量所占比例均高于无牧.     

放牧方式对小针茅荒漠草原植物群落多样性的影响

研究了中蒙荒漠草原不同放牧方式植物群落多样性的特征。结果表明,四季游牧群落平均高度、盖度和重要值均高于定居放牧;多年生植物重要值为蒙古四季游牧高于定居放牧样地;四季放牧群落一年生植物重要值低于定居放牧样地。四季游牧的群落多样性指数、丰富度指数和优势度指数均高于定居放牧,而均匀度指数与多样性指数则正好相反。群落多样性指数间相关分析表明多样性指数、优势度指数与丰富度指数间均呈正相关,多样性指数、丰富度指数与均匀度指数间呈负相关。研究不同放牧方式荒漠草原群落结构和群落多样性特点,探讨不同放牧方式群落植物多样性的变化,可为荒漠草原生态恢复建设提供理论依据。     

不同放牧强度下荒漠草原植物的补偿性生长

【目的】研究荒漠草原不同放牧强度下植物补偿性生长特征。【方法】通过不同放牧强度试验,研究荒漠草原植物种群,包括赖草（Leymus secalinus）、长芒草（Stipa bungeana）、糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）和牛枝子（Lespedeza potanimii）等4种主要饲用植物的地上净初级生长量。【结果】荒漠草原植物在不同放牧强度下补偿性生长不同,在绵羊放牧强度0.60只/ha（2005年）或0.75只/ha（2006年）时表现为等补偿生长,小于此强度时则发生超补偿生长,大于此强度表现为欠补偿生长。4种主要饲用植物种群在不同放牧强度下补偿性生长特征也不尽相同。根据植物补偿性生长规律,该地区荒漠草原的适宜采食率为18.01%～33.82%。【结论】荒漠草原植物在放牧干扰下存在超补偿性生长情况,降低放牧强度有利于超补偿和等补偿生长的出现。     

不同放牧强度下荒漠草原土壤有机碳的空间变异特征

通过对四子王旗荒漠草原的12个不同放牧小区进行取样分析,运用地统计学方法研究了荒漠草原淡栗钙土在不同载畜率的情况下土壤有机碳的空间变异性特征,初步探讨了影响空间变异的复杂因素,结果表明:从未放牧到轻度放牧、中度放牧到重度放牧,土壤有机碳含量逐渐降低,未放牧小区土壤有机碳具有最强烈空间相关性。放牧对土壤有机碳的空间分布有一定影响,而土壤有机碳空间的变异不仅仅是因为放牧,还会有更多的因素在影响草原土壤。     

不同放牧制度下短花针茅荒漠草原碳平衡研究

 【目的】从碳平衡的角度为确定荒漠草原合理的放牧管理方式提供依据。【方法】采用野外调查法测定生物量季节动态,密闭气室法测定土壤呼吸动态。【结果】（1）相较于自由放牧,划区轮牧能保持较高的凋落物量、家畜采食量以及地下生物量,在恢复地上植被方面无明显差别,禁牧保持较高的地上生物量、凋落物量及地下生物量;（2）随着放牧的进行和季节水热条件的变化,土壤呼吸呈现不同的变化趋势,自由放牧在干旱季节产生较小的土壤呼吸;（3）生长季内划区轮牧、自由放牧和围栏禁牧下的荒漠草原净生态系统生产力分别为413.78、401.45和416.80 gC&;#8226;m-2&;#8226;a-1。【结论】短花针茅荒漠草原生态系统碳收支表现为碳汇,不同放牧制度对碳收支影响较小,相对而言,划区轮牧较自由放牧有微弱的碳积累优势。     

短花针茅荒漠草原不同放牧强度对土壤理化性质的影响

在短花针茅荒漠草原对比研究了轻度放牧、中度放牧、重度放牧3种放牧强度对草地土壤理化性状的影响,结果表明:随着放牧强度的增大,土壤质地变粗;中度放牧有利于养分的供给;重度放牧使养分含量下降,pH值上升,削减牧场生产。     

荒漠草原不同放牧强度下长芒草种群补偿性生长的研究

在宁夏盐池县四墩子荒漠草原,比较研究了不同放牧强度下长芒草种群地上净初级生长量及家畜采食率的变化,并进行相关回归分析.结果表明,在适度放牧条件下,长芒草种群具有补偿、超补偿性生长,而在重度放牧条件下,长芒草种群表现为欠补偿生长.     

不同放牧强度对天山北坡草原草地生态系统碳交换速率的影响

以天山北坡羊茅＋杂类草草原草地为研究对象,于2013年6月至9月采用模拟放牧方式设置休牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧4个处理,利用静态箱法测定草地生态系统碳交换速率,研究不同放牧强度对草原草地碳交换速率的影响。结果表明,休牧处理下,各月10：00达到碳吸收最大值;9：00至20：00为碳吸收,22：00至次日7：00为碳释放;重度放牧处理下全天为碳释放。各处理对碳交换速率的影响程度表现为重度放牧＞中度放牧＞轻度放牧;休牧和轻度放牧的碳吸收量远大于中度放牧和重度放牧,休牧和轻度放牧表现为碳汇,中度放牧和重度放牧表现为碳源。季节变化中碳吸收量8月最大,9月最小;7月和8月表现为碳汇,6月和9月表现为碳源。     

放牧强度对昭苏草甸草原土壤有机碳及微生物碳的影响

采用2a短期小区控制放牧试验,设置了不放牧(0头牛/hm2)、轻度放牧(0.38头牛/hm2)、中度放牧(0.64头牛/hm2)、重度放牧(0.90头牛/hm2)4个处理,在伊犁昭苏草甸草原上研究放牧强度对草地土壤有机碳、土壤微生物量碳及土壤微生物商的影响。结果表明,短期放牧条件下,随放牧强度的增加,0～30cm土层土壤微生物量碳含量及土壤微生物熵均呈先增加后降低趋势;短期放牧下,放牧强度对土壤有机碳含量影响较小(P>0.05),对土壤微生物量碳含量的影响较显著(P<0.05),土壤微生物量碳对放牧的响应较土壤有机碳更敏感;中度放牧下土壤微生物量碳含量明显高于对照、轻度放牧和重度放牧(P<0.05),0～10cm土层、10～20cm土层、20～30cm土层微生物量碳含量依次为1 074.77,667.94,392.54mg/kg。无论放牧与否,土壤微生物量碳含量、土壤有机碳含量及土壤微生物商均随剖面深度的增加呈现显著降低趋势。     

小针茅草原地下生物量的垂直分布规律

【目的】研究小针茅(Stipa klemenzii)群落地下生物量的垂直分布规律,为荒漠草原碳储量研究提供基础数据与理论依据。【方法】通过典型样地调查,测定内蒙古苏尼特右旗小针茅荒漠草原2种草地类型(小针茅+无芒隐子草和狭叶锦鸡儿-小针茅+无芒隐子草)生长季(2011年5-9月)各月的地下生物量,分析了小针茅草原2种主要草地类型0～60cm土层地下生物量5-9月各月的垂直分布规律。【结果】小针茅草原2种主要草地类型总地下生物量及各层地下生物量的季节变化均表现为"N"型,地下生物量峰值出现在7月;小针茅草原地下生物量呈明显的垂直空间分布格局,之后随土层深度的增加递减趋势明显,呈"T"型分布;0～10cm土层的地下生物量最高,所占比例最大;在30cm以下土层根系分布较少,地下生物量明显减少;0～30cm土层的地下生物量占总地下生物量的80%以上,且二者呈极显著的线性相关。【结论】在0～60cm土层,随着土层深度增加,小针茅草原地下生物量呈递减趋势,且主要集中在0～30cm土层,可以用0～30cm土层地下生物量模拟总地下生物量。     

不同放牧制度对大针茅草原营养成分及其消化率的影响

天然草地牧草营养成分含量受生育期影响,随生长季节变化呈逐渐下降趋势.不同放牧制度一定程度上改变了草群营养成分含量及其消化率.研究表明:放牧利用草群的营养成分含量高于无牧对照,其中轮牧区又高于连牧区;放牧绵羊日粮营养成分含量高于天然草地草群营养成分含量,其中轮牧区日粮营养成分含量又高于连牧区.不同放牧制度大针茅草原混合草群及日粮消化率与牧草粗蛋白含量呈正相关,二者均随生长季节变化而降低,但不同放牧制度之间差异不明显.7月以前连牧区放牧绵羊日粮消化率高于轮牧区,7月以后轮牧区日粮消化率高于连牧区.     

不同利用方式对小针茅荒漠草原土壤有机碳储量及其结构的影响

在围封、3个放牧梯度[0.50羊单位·hm~(-2)(G0.50)、0.94羊单位·hm~(-2)(G0.94)、1.25羊单位·hm~(-2)(G1.25)]和开垦5种处理条件下,对内蒙古小针茅荒漠草原土壤容重、土壤有机碳含量、有机碳密度和有机碳储量的影响开展野外监测试验,并利用核磁共振波谱法测定0~20 cm土层土壤有机碳结构。结果表明:同一土层,不同利用方式下,放牧区和开垦区与围封区相比,土壤有机碳含量、有机碳密度有降低的趋势,土壤容重有增加的趋势。随着放牧强度的增加,土壤有机碳含量、有机碳密度表现为逐渐降低的趋势。同一处理,随着土层的加深,小针茅荒漠草原土壤容重先降低后增加,而土壤有机碳含量和有机碳密度先增加后降低,在30~40 cm土层达到最大值。放牧和开垦与围封相比,土壤有机碳储量下降。其中,G1.25和开垦区的土壤有机碳储量显著(P0.05)低于围封区。随着放牧强度的增加,土壤有机碳储量逐渐降低。不同利用方式和放牧强度下小针茅荒漠草原土壤有机碳化学组分没有发生变化,各组分的相对比例出现差异。其中,烷氧碳(34.86%~37.85%)、烷基碳(26.05%~33.87%)、芳香碳(10.60%~17.69%)和羰基碳(14.57%~16.90%)是土壤有机碳结构的主要组成成分。放牧区和开垦区与围封区相比,烷基碳和羰基碳的相对比例减小,烷氧碳和芳香碳的相对比例增加,随着放牧强度的增加,烷基碳的相对比例逐渐降低,烷氧碳相对比例逐渐增加。围封草原土壤腐殖化指数最大(表现为围封区开垦区G0.50G0.94G1.25),而芳香性最小(表现为G1.25G0.94开垦区G0.50围封区),说明围封区土壤有机碳更趋稳定,在土壤固碳方面有一定的意义。     

放牧与围栏对荒漠草原土壤养分及酶活性的影响

以宁夏毛乌素沙地荒漠草原蒙古冰草（Agropyron mongolicum）、甘草（Glycyrrhiza uralensis）、赖草（Leymus secalinus）群落为研究对象,探讨放牧与围栏对不同植被群落土壤养分和酶活性的影响。结果表明,在放牧干扰下,甘草群落土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）显著降低;3种植被群落土壤总磷（total phosphorus,TP）均显著升高;甘草与赖草群落土壤总氮（total nitrogen,TN）含量亦显著上升。从土壤酶活性变化来看,放牧条件下,赖草群落土壤碱性磷酸酶活性显著上升;蒙古冰草群落土壤脲酶活性显著下降,而甘草群落土壤脲酶活性显著上升;蒙古冰草与甘草群落土壤过氧化氢酶活性均显著下降。整体来看,不同植被群落土壤4种酶活性与土壤养分间均表现出一定的相关性。放牧与围栏对荒漠草原不同植被类型群落土壤养分的影响表现出差异性,应根据群落特性,有针对性地制定合理的放牧制度,以利于植被恢复及保持土壤肥力。     

水氮控制对荒漠草原中小型土壤动物群落的影响

【目的】了解水氮控制对荒漠草原中小型土壤动物的影响,进而从土壤动物角度解读全球变化对荒漠草原的生态效应。【方法】2014年植物生长季,以内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,设置对照(CK,自然降雨状态)、减雨(R)、增雨(W)、施氮(N)、减雨施氮(R+N)和增雨施氮(WN)6个处理,观测不同处理中小型土壤动物群落和土壤环境参数的变化。【结果】短花针茅荒漠草原共捕获中小型土壤动物333 079.5只/m~2,隶属于节肢动物门的4纲10目47科,主要为弹尾纲(Collembola)、蛛形纲(Arachnida)和昆虫纲(Insecta);优势类群为疣虫兆科(Neanoridae)和等节科(Isotomidae),优势类群和常见类群构成了研究样地中小型土壤动物群落的主体。增雨、增雨施氮有助于提高短花针茅荒漠草原中小型土壤动物个体密度,减雨、减雨施氮处理减少中小型土壤动物个体密度,且水氮交互作用对中小型土壤动物个体密度影响表现显著,而对类群数无显著影响。短花针茅荒漠草原中小型土壤动物具有明显表聚性,各处理下0~10cm土层个体密度和类群数显著高于10~20cm土层(P0.05)。【结论】在未来降雨增加和氮沉降的全球变化背景下,中小型土壤动物个体密度的变化可能会更大。     

长期氮添加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落多样性的影响

以贝加尔针茅草原不同土层土壤为研究对象,开展了连续6年的氮添加野外控制试验,8个氮素添加处理分别为N0(0 kg N·hm~(-2))、N15(15 kg N·hm~(-2))、N30(30 kg N·hm~(-2))、N50(50 kg N·hm~(-2))、N100(100 kg N·hm~(-2))、N150(150 kg N·hm~(-2))、N_200(200 kg N·hm~(-2))、N300(300 kg N·hm~(-2)),采用氯仿熏蒸提取法和Biolog生态板法,分析了不同氮添加量下草原土壤微生物生物量碳、氮及微生物群落功能多样性的变化规律。结果表明,长期添加无机氮素,土壤微生物生物量碳降低;高氮添加(N100、N150、N_200、N300)提高了微生物生物量氮,显著降低了微生物熵。培养96 h时,生态板的平均颜色变化率(AWCD)在0~10 cm土层大小顺序依次为N50N30N100N15N0N_200N150N300。相同氮添加量下,不同深度土层土壤微生物生物量碳、氮和AWCD值总体表现为0~10 cm土层高于10~20 cm土层。0~10 cm土层,高氮添加(N100、N150、N_200、N300)下,土壤微生物群落功能多样性指数H低于或显著低于对照(N0),均匀度指数E高于或显著高于对照,各处理间优势度指数D差异不明显。主成分分析结果表明,高氮处理、低氮处理及无氮添加下土壤微生物对碳源利用能力存在较大差异。土壤pH、有机碳、全氮、全磷、微生物生物量氮、微生物熵、微生物量碳氮比、硝态氮与土壤微生物群落功能多样性密切相关,100 kg N·hm~(-2)氮添加量是土壤微生物活性从促进到抑制的一个阈值。     

Effects of Rest Grazing on Organic Carbon Storage in Stipa grandis Steppe in Inner Mongolia,China

This study was aimed to evaluate the potential effects of rest grazing on organic carbon storage in Stipa grandis steppe of Inner Mongolia, China. Using potassium dichromate heating method, we analyzed the organic carbon storage of plant and soil in Stipa grand＆ steppe after rest grazing for 3, 6, and 9 yr. The results indicated that as the rest grazing ages prolonged, the biomass of aboveground parts, litter and belowground plant parts （roots） of the plant communities all increased, meanwhile the C content of the biomass increased with the rest grazing ages prolonging. For RG0, RG3a, RG6a, and RG9a, C storage in aboveground vegetation were 60.7, 76.9, 82.8 and 122.2 g C m2, respectively; C storage of litter were 5.1, 5.8, 20.4 and 25.5 g C m^-2, respectively; C storage of belowground roots （0-100 cm） were 475.2, 663.0, 1 115.0 and 1 867.3 g C m^-2, respectively; C storage in 0-100 cm soil were 13.97, 15.76, 18.60 and 32.41 kg C m^-2, respectively. As the rest grazing ages prolonged, the organic C storage in plant communities and soil increased. The C storage ofbelowground roots and soil organic C was mainly concentrated in 0-40 cm soil body. The increased soil organic C for RG3a accounted for 89.8% of the increased carbon in vegetation-soil system, 87.2% for RG6a, and 92.6% for RG9a. From the perspective of C sequestration cost, total cost for RG3a, RG6,, and RG9a were 2 903.4, 5 806.8 and 8 710.2 CNY haq, respectively. The cost reduced with the extension of rest grazing ages, 0.15 CNY kg^-1 C for RG3a, 0.11 CNY kg-~ C for RG6a and 0.04 CNY kg℃ for RG9a. From the growth characteristics of grassland plants, the spring was one of the two avoided grazing periods, timely rest grazing could effectively restore and update grassland vegetation, and was beneficial to the sustainable use of grassland. Organic C storage for RG9a was the highest, while the cost of C sequestration was the lowest. Therefore, spring rest grazing should be encouraged because it was proved to be a very efficient grassland use pattern.     

黄花甸子流域人工林土壤有机碳密度分布特征

【目的】分析内蒙古黄花甸子流域不同人工林土壤有机碳密度分布特征,为该地区人工林生态系统的碳汇管理提供理论依据。【方法】以内蒙古赤峰市敖汉旗黄花甸子流域内山杏×油松混交林、山杏林、小叶杨林、柠条林4种典型人工林为研究对象,选取典型样区,探讨了0~100cm土层不同林分土壤有机碳密度的变化。【结果】4种林分土壤平均有机碳密度为0.85~1.07kg/m2;土壤有机碳密度呈现出混交林明显高于纯林,乔木林明显高于灌木林的特征,土壤平均有机碳密度由大到小表现为山杏×油松混交林山杏林小叶杨林柠条林。土壤有机碳富集在0~20cm土层中,并随土层深度的增加,土壤有机碳密度明显降低。【结论】在研究区的造林实践中,建议增加混交林造林面积,减少人类活动对森林表层土壤的干扰和破坏。     

辽河源自然保护区不同林龄山杨天然次生林的土壤有机碳特征

【目的】明确辽河源自然保护区不同林龄山杨天然次生林(Populus davidiana)0~100cm土层的土壤有机碳密度及其垂直分配特征,为评价其碳汇功能提供依据。【方法】以河北辽河源自然保护区山杨中龄林、近熟林、成熟林为研究对象,采集了27个土壤剖面(0~100cm土层)的土壤样品,对土壤体积质量、土壤有机碳含量进行测定,计算土壤有机碳密度,并对土壤有机碳含量与其他土壤理化指标的关系进行分析。【结果】辽河源自然保护区不同林龄山杨天然次生林土壤的体积质量为1.07~1.69g/cm3,且随着土层深度的增加呈逐渐增加趋势。不同林龄山杨天然次生林的土壤有机碳含量均随着土层深度的增加而降低,中龄林、近熟林和成熟林3种林龄山杨林土壤有机碳含量为1.53~17.59g/kg。0~100cm土层土壤有机碳密度平均值为15.31t/hm2,相同林龄不同土层土壤有机碳密度平均值随着土层深度的增加呈先降低后增加再降低的变化趋势。相关性分析表明,3种林龄整个土壤剖面土壤有机碳含量与土壤全N、全P含量均呈极显著正相关,与土壤pH呈正相关;中龄林、近熟林土壤有机碳含量与土壤体积质量、土壤全K含量均呈极显著负相关,与土壤含水量呈极显著正相关;成熟林土壤有机碳含量与土壤体积质量、土壤全K含量存在负相关关系,而与土壤含水量存在一定的正相关关系。【结论】辽河源自然保护区不同林龄山杨天然次生林0~10cm土层土壤有机碳密度从大到小依次为近熟林中龄林成熟林,10~20cm土层为近熟林成熟林中龄林,20~100cm土层则表现为成熟林中龄林近熟林。