不同放牧退化程度的大针茅典型草原有机碳储量特征

以内蒙古大针茅典型草原不同放牧退化程度样地为研究对象,通过分析地上植物、凋落物、根系、土壤中有机碳,研究草原植被—土壤系统有机碳储量变化规律,从碳储量角度为合理利用草原提供指导。研究结果表明:(1)不同退化程度典型草原地上植物有机碳储量为25.67~65.26g/m2,凋落物有机碳储量为9.86~39.35g/m2,且对照和轻度退化样地均显著高于中度和重度退化样地;(2)根系(0~40cm)有机碳储量为436.84~848.17g/m2,土壤(0~40cm)有机碳储量为5773.37~6575.42g/m2,且轻度退化样地均显著高于其他样地;(3)植被—土壤系统的有机碳储量为6245.75~7509.33g/m2,从大到小依次为LDMDCKHD,87.56%~92.44%储存于土壤中,表明适度放牧利用有利于发挥草原生态系统的碳汇功能。     

不同治理措施下高寒鼠害地土壤有机碳含量及剖面分布特征

以若尔盖高寒草地不同治理措施(未控鼠、药剂+鹰架控鼠、药剂+植被控鼠、无鼠害发生)鼠害地为研究对象,分别于两个植物生长物候阶段(返青期、植物生长旺盛期)取样测定土壤不同剖面(0～10cm、10～20cm、20～30cm)容重、土壤含水量、土壤有机碳含量,并在生长旺盛期开展植物群落调查。结果表明：(1)采取治理措施的高寒鼠害地植物群落指数、土壤有机碳含量均优于未控鼠样地,且药剂+鹰架控鼠样地(148.95±7.00g/kg)较药剂+植被控鼠样地(45.13±5.00g/kg)土壤有机碳含量显著(P<0.05)提高。(2)0～30cm土壤有机碳含量随土层深度增加递减,0～10cm、10～20cm、20～30cm分别占46%、31%、23%。生长旺盛期的土壤有机碳储量(15.10±10.60kg/m²)显著低于返青期(20.87±16.55kg/m²),药剂+鹰架控鼠样地>药剂+植被控鼠样地>无鼠害发生样地>未控鼠样地。(3)返青期土壤有机碳含量与土壤含水量具有非常显著的线性回归关系(P<0.01),生长旺盛时期土壤有...     

贝加尔针茅草原植物多样性及土壤养分对放牧干扰的响应

以贝加尔针茅(Stipa baicalensis Roshev.)草甸草原为研究对象,研究不同强度放牧干扰对贝加尔针茅草原群落植物多样性、土壤理化性状及养分特征的影响。结果表明:随着放牧强度的增加,群落物种数、植物多样性和植被盖度均显著降低;放牧干扰对土壤理化性状的影响主要表现在,随着放牧强度的增加,土壤容重升高,土壤含水量减小,重度放牧草地土壤容重增加到1.35g/cm³,含水量仅为12.37%;放牧导致土壤有机碳格局发生改变,轻度放牧下表层(0-10cm)土壤有机碳含量逐渐降低,但有机碳向深层土壤的转移量增加,深层土壤(10-20cm、20-30cm)有机碳含量均显著高于其它样地,且整个剖面土壤有机碳含量较对照样地提高了7.19%。土壤全氮含量(0-10cm、10-20cm)在轻度放时有所增加,中度放牧全氮含量显著高于其它样地,全磷含量除了在重度放牧时显著降低,在其它样地间均无显著差异。研究表明植物多样性、地上地下生物量的增加及土壤有机碳格局的改变是贝加尔针茅草原对轻度放牧干扰的一种响应,而重度放牧,草地植物多样性减少、植被盖度降低、土壤物理性状发生改变、养分资源趋于匮乏,草地出现退化的迹象。     

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。     

人类活动对高寒矮嵩草草甸的碳容管理分析

应用空间尺度代替时间尺度的方法研究青藏高原高寒矮嵩草草甸退化演替系列与人工草地恢复演替系列植物、土壤及植物-土壤系统有机碳分布及储量特征,以探讨该类型草地的适宜碳容管理方式。结果表明,随着草地退化程度的加剧,草地载畜能力逐渐下降;地上植物有机碳储量逐渐降低,最高值出现在禾草-矮嵩草草甸,为(145.9±6.7) g/m²;土壤有机碳储量和土壤-植物系统有机碳储量均先增高后降低,最高值均出现在矮嵩草草甸,其土壤及植物-土壤系统有机碳储量分别为(14 023.1±289.5) g/m²和(18 555.7±879.7) g/m²。对极度退化的高寒矮嵩草草甸(黑土滩-杂类草次生裸地)进行人工草地建植,随着建植年限的增加,地上植物、土壤及植物-土壤系统有机碳储量较建植前有不同程度提高。说明矮嵩草草甸是该退化演替系列中碳储能力、经济生产服务能力及生态系统稳定性配比最合理的阶段,是该退化演替系列的适宜碳容管理阶段;对黑土滩-杂类草次生裸地建植人工草地后围栏禁牧,可以明显提高草地的生态及生产服务能力,是该类草地的适宜碳容管理方式。     

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。     

不同管理模式对甘南高寒草甸碳储量的影响

高寒草甸的碳汇功能对调节气候具有重要的作用,为阐明草地管理模式对其碳汇功能的影响,本文采集青藏高原东缘甘南草地不同管理样地（补播草地PG、围栏封育FE、传统放牧TG及退化草地DG）下土壤和植被样品,通过分析其物种多样性、植被碳储量和土壤碳储量等,研究不同管理模式下植被—土壤系统有机碳储量变化特征。结果表明：PG和FE地上植被碳储量显著高于DG地上植被碳储量（P<0.05）,PG,TG和FE下0~10 cm层的根系碳储量显著高于10~20 cm和20~30 cm层根系碳储量（P<0.05）;不同草地管理模式下土壤碳储量（0~30 cm）在1 500~3 900 g·m^-2之间,PG下0~10 cm层和10~20 cm层土壤碳储量显著高于20~30 cm层土壤碳储量（P<0.05）;从植被碳储量和土壤碳储量的角度来看,PG,FE和TG与DG相比较,生态系统碳储量分别增加52.63%,41.62%和62.53%。综上,PG,FE和TG的管理模式能够有效的改善退化草地状况,增加退化草地生态系统的碳储量。     

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。     

青海湖北岸土地利用方式对土壤碳氮含量的影响

以位于青海湖北岸的围栏封育草地、围栏放牧草地、多年生人工草地和农田4种土地利用方式为研究对象,对0～10,10～20和20～30 cm三个土层的地下生物量、土壤颗粒组分、土壤有机碳和全氮含量分别进行了比较研究。结果表明,不同土地利用方式样地间土壤有机碳、全氮储量产生了较明显的差异。0～30 cm深度土体单位面积有机碳储量由高到低依次为:多年生人工草地＞围栏封育草地＞围栏放牧草地＞农田,多年生人工草地显著高于农田(P＜0.05),而另外2个样地间差异不显著(P＞0.05);0～30 cm深度全氮储量与有机碳储量变化趋势相似。4种土地利用方式相比较,0～30 cm土体内地下生物量由高到低依次为围栏封育＞围栏放牧＞多年生人工草地＞农田,分别为2 416.67,1 688.25,1 224.50和1 290.75 g/m²。0～10 cm土层土壤粘粒含量以多年生人工草地最高,并显著高于其他3种土地利用方式(P＜0.05);10～20 cm土层土壤粘粒含量由大到小依次为:多年生人工草地＞农田＞围栏封育草地＞围栏放牧草地;20～30 cm土层的土壤粘粒含量无显著差异。同一土层各土地利用方式间粉粒含量均差异不显著(P＞0.05)。     

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。     

阿坝牧区草地不同利用方式与程度对植被碳含量的影响

为探讨不同利用方式与程度对草地植被碳含量的影响,对阿坝牧区不同利用方式草地(封育天然割草地、人工栽培、放牧草地)和植物生长季不同利用程度草地植被的地上部分、地下根系和枯落物的碳含量进行调研。结果表明,1)草地地上植被碳含量在不同利用方式上表现为封育天然割草地、冬春放牧草地和人工栽培草地显著高于夏秋放牧草地(P<0.05);生长季不同利用程度上冬春和夏秋轻度放牧草地显著高于重度和中度放牧草地(P<0.05)。2)草地枯落物碳含量在不同利用方式与程度上差异均不显著。3)从根系总碳含量来看,不同利用方式上夏秋放牧草地和封育天然割草地显著高于冬春放牧草地和人工栽培草地 (P<0.05);生长季不同利用程度上夏秋中度和轻度放牧草地显著高于夏秋重度和冬春放牧草地(P<0.05),且各种利用方式与程度草地地下根系总碳含量均从表层向下依次显著的递减(P<0.05),0~10 cm 的根系碳含量占总量的65%以上,10~30 cm各草地根系碳含量差异不显著(P<0.05)。通过数量关系得出,草地植被碳含量在利用方式上表现为封育天然割草地(356.509 g/m²)>冬春放牧草地(297.780 g/m²)>人工栽培草地(164.953 g/m²)>夏秋放牧草地(137.577 g/m²),地上植被碳含量分别为地下根系碳含量的15.334,17.130,9.167和5.146倍;在生长季不同利用程度上表现为冬春放牧草地(297.780 g/m²)>夏秋轻度放牧草地(217.002 g/m²)>夏秋重度放牧草地(113.849 g/m²)>夏秋中度放牧草地(81.882 g/m²),地上植被碳含量分别为地下根系碳含量的17.130,8.636,4.412和2.430倍。利用方式和放牧强度是影响草地植被碳含量的重要因素。     

不同沙化程度草原地下生物量及其环境因素特征

为探讨草原沙化演替过程中地下生物量的变化规律,以内蒙古正蓝旗温性草原区为例,采用样地调查方法,研究了不同沙化程度草地地下生物量的垂直分布格局及其土壤环境特征。结果表明,1)草地地下生物量由土壤表层向深层急剧下降,总体呈“T”形分布,0~30 cm土层地下生物量占总地下生物量的80%以上;随着草原沙化程度的加剧,地下生物量呈显著下降趋势(P<0.05),未沙化草地、轻度沙化草地、中度沙化草地、重度沙化草地的地下生物量平均密度分别为2 598.67,2 318.45,390.26,117.25 g/m²。2)土壤温度随深度的增加而降低,30 cm以下土壤温度基本保持稳定;沙化草地深层土壤含水量略高于表层含水量,未沙化草地土壤保水能力优于沙化草地。3)在草原沙化演替进程中,土壤理化性质发生了一系列变化,与未沙化草地相比砂粒含量显著增加(P<0.05),沙化草地砂粒含量占90%以上;温性草原土壤pH值总体属于中性,各类型沙化草地间差异不显著(P>0.05);随着沙化程度的加剧,土壤有机质、全氮和速效氮含量均值较未沙化草地显著下降(P<0.05)。     

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。     

不同放牧方式对荒漠草原土壤碳氮储量及固持的影响

研究放牧对草地碳氮储量及固持的影响对草地科学管理具有重要意义。以宁夏荒漠草原为对象,研究了封育、自由放牧和暖季轮牧下0～40 cm土壤有机碳和全氮储量及碳氮固持特征。结果表明：1)经过5年放牧,土壤碳氮含量暖季轮牧最高,分别为5.66±0.32 g·kg-1和0.32±0.01 g·kg^-1,自由放牧最低。随土层的加深,有机碳含量在暖季轮牧处理中增加,封育和自由放牧变化不显著;氮含量3种处理垂直变化均不显著。自由放牧碳氮比最高,达到26.98±1.05,暖季轮牧最低。0～40 cm土壤碳氮储量表现为暖季轮牧>封育>自由放牧。2)以封育为对照,碳氮固持量和固持速率呈暖季轮牧>封育>自由放牧。3)Pearson相关性分析表明,土壤碳氮储量、固持与地上生物量呈显著相关性(P<0.05);与物种多样性呈极显著正相关(P<0.01,P<0.001)。研究认为,从土壤碳氮储量及固持考虑,暖季轮牧的草地利用方式更有利于研究区荒漠草原碳汇能力提升和草地持续发展。     

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...     

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。     

封育对荒漠草原土壤有机碳及其活性组分的影响

以空间序列代替时间序列的方法,选取未封育、封育3、5、7及10年的荒漠草原为对象,研究封育对荒漠草原土壤总有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳和易氧化有机碳的影响。结果表明:封育对5~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层总有机碳影响显著(P<0.05),其含量随封育年限的延长总体呈增加的趋势,分布范围为2.24~4.52 g· kg^-1,以封育7和10年的荒漠草原较高。封育对荒漠草原土壤颗粒有机碳无显著影响(P>0.05);可溶性有机碳含量在0~5 cm、5~10 cm和20~40 cm土层随封育年限的延长呈先下降后上升的趋势,均以未封育荒漠草原最高,分别为0.59,0.49 和0.56 g·kg^-1,封育5和7年的荒漠草原较低;易氧化有机碳含量以封育7年的荒漠草原较高,总含量为2.48 g·kg^-1。封育7年是退化荒漠草原自然恢复演替过程中的一个转折。     

放牧对呼伦贝尔羊草草甸草原生物量分布的影响

本研究以羊草（Leymus chinensis）草甸草原（基于呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站）为研究对象,通过测算2013年和2014年植物群落地上和地下生物量在不同放牧强度（不放牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧）下的变化,探究不同放牧强度对植物群落地上、地下生物量分布的影响。研究结果显示,群落地上生物量随放牧强度增加而减少,从不放牧的238.14 g·m^-2减少至重度放牧的79.60 g·m^-2;杂类草地上生物量所占比例增加,由不放牧的35.93%增加至重度放牧的97.66%。群落地下生物量随放牧强度增加呈先降低后增加的趋势,中度放牧时最小（2013年733.25 g·m^-2、2014年682.99 g·m^-2）;轻度放牧下,群落地下生物量在0~10 cm土层分布比例最大,2013年为61.86%,2014年为64.43%。综上可得出,放牧会引起植物群落地上、地下生物量分布发生变化,轻度或中度放牧利用该区域草地比较合理。     

Driving Factors That Reduce Soil Carbon,Sugar, and Microbial Biomass in Degraded Alpine Grasslands

Soil carbon and sugars play key roles in carbon (C) cycling in grassland ecosystems. However, little is known about their changes in quantity and composition in degraded alpine meadows in the Tibetan plateau. We compared vegetation C density, soil organic carbon (SOC) density, and soil sugars in nondegraded (ND), degraded (DA; following artificial restoration), and extremely degraded (ED) grasslands and analyzed the relation among these parameters by redundancy analysis (RDA) and structural equation models (SEMs). Belowground biomass, soil microbial biomass C, soil microbial biomass nitrogen (N), belowground biomass C density, SOC density, and soil sugars were lower in DA and ED grasslands than in ND grasslands. In addition, the ratio of belowground biomass to aboveground biomass (BAR) decreased with an increase in degradation. The ratio of belowground biomass to aboveground biomass was identified as the main indirect driving force of ecosystem C density by affecting total vegetation C and SOC densities. Soil dissolved organic carbon (DOC), microbial biomass carbon (SMBC), neutral sugars (NS), and total nitrogen (TN) were identified as main direct driving forces. The ratio of belowground biomass to aboveground biomass altered DOC, SMBC, NS, and TN and, consequently, was the primary driving force for the alpine meadows’ ecosystem C density. It was concluded that land management in alpine meadows should include practices that maintain a relatively high BAR in order to curb degradation and increase ecosystem C density.