不同载畜率下荒漠草原N2O通量的研究

气候变化是目前人类面临的重要环境问题,N₂O是重要的温室气体之一。为探究不同载畜率对短花针茅荒漠草原N₂O通量的影响,于2019年6～9月,在内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原长期放牧平台(2004年开始),设置不放牧(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)4个载畜率水平载畜率分别为0、0.91、1.82、2.71羊单位/(hm²·半年),测定土壤温度、土壤含水量、土壤pH值、土壤紧实度及N₂O通量。结果表明：不同载畜率处理下N₂O通量的月动态不同;取样时间对土壤温度、土壤含水量和硝态氮含量影响显著(P<0.05);放牧显著降低土壤含水量(P<0.05),增加土壤紧实度(P<0.05),但放牧对土壤温度和pH值的影响不显著;LG处理下N₂O通量显著低于CK、MG和HG处理(P<0.05),MG和HG处理N₂O通量与CK差异不显著;N₂O通量与土壤含水量呈显著负相关(P&l...     

3种栽培草地N2O释放通量季节动态的研究

为探究栽培草地生长季N₂O释放规律与其土壤水分、温度及土壤硝态氮、铵态氮含量的关系,在黄土高原旱塬区,采用静态箱-气相色谱法,研究早熟禾(Poa pratensis)、紫花苜蓿(Medicago sativa)和红豆草(Onobrychis viciaefolia)草地生长季N₂O释放通量季节动态。结果表明:3种栽培草地生长季N₂O释放通量差异显著(P <0.05)。早熟禾草地N₂O释放通量最高,红豆草草地次之,紫花苜蓿草地最小。通量变化范围分别为-0.3185~0.4943,-0.4962~0.4755,-0.3167~0.4620 mg·m^-2·h^-1。生长季内早熟禾草地N₂O累积释放通量显著高于紫花苜蓿和红豆草草地。3种栽培草地N₂O释放通量在花期出现峰值,在再生期出现吸收现象。早熟禾草地N₂O释放通量主要受土壤水分影响。2种豆科栽培草地N₂O释放通量主要与土壤硝态氮、铵态氮含量相关联。     

冻融与氮输入对草地土壤氮转化和氧化亚氮排放的影响

冻融通过改变土壤理化和生物学特性成为影响土壤氮转化及N₂O排放的重要因素。冻融期外源氮输入将进一步改变土壤氮素有效性，从而可能对土壤氮转化过程及N₂O排放产生更为复杂的影响。但关于土壤冻融与氮输入耦合作用对草地土壤氮转化和N₂O排放的影响效应和作用机制尚不清楚。本文系统论述了冻融作用、外源氮输入以及两者耦合作用的特性及其影响下的草地土壤氮转化和N₂O排放特征，指出土壤冻融格局与氮转化过程关系密切，春季冻融期是N₂O排放的关键期，对全年N₂O排放具有重要贡献。冻融频次增加、冻结强度增大以及冻结持续时间延长有利于土壤氮矿化速率加快。氮输入通过增加土壤氮素供应，增强微生物活性进而促进氮的矿化、硝化及N₂O排放。冻融与外源氮的耦合效应具有复杂性，气候条件、冻融格局、以及外源氮含量和类型等的不同易导致草地土壤氮转化和N₂O排放通量的差异性响应。研究结论有助于加深关于土壤冻融与氮输入对草地生态系统氮素生物地球化学循环影响效应...     

青藏高原纳木错高寒草原温室气体通量及与环境因子关系研究

青藏高原广泛分布着以高寒草甸和高寒草原为主的陆地生态系统。由于高寒草地生态系统异质性较大,对高寒草地主要温室气体通量的估算具有较大的不确定性。为研究高寒草原温室气体通量规律及其驱动因子,并为动态碳-氮耦合模式在高寒生态系统的参数化与检验提供数据支持,于2008年7-9月,使用静态箱-气相色谱法在位于青藏高原腹地的纳木错高寒草原开展了主要温室气体通量(CO₂,CH₄,N₂O)及环境因子的同步观测。结果表明:纳木错高寒草原生态系统CH₄,N₂O通量和CO₂排放分别为:-0.047 mg·m^-2·h^-1,0.49μg·m^-2·h^-1和208.2 mg·m^-2·h^-1;在季节尺度上,土壤温度与CO₂排放呈显著正相关,与N₂O和CH₄通量线性关系不显著;土壤含水量与CH₄和N₂O通量呈正相关关系,但与CO₂通量无显著相关。在日变化尺度上,土壤湿度稳定,土壤温度变化与N₂O和CO₂通量成正相关,对CH₄通量影响不显著。     

农牧交错带草地生态系统N2O通量对短期氮、磷添加的响应

氮(N)、磷(P)是维持陆地生态系统生产力的重要营养元素，为探求磷添加和氮、磷的交互作用如何影响农牧交错带草地生态系统N₂O通量及调控机制，本研究设置对照(CK)、氮添加(N：缓释尿素10g·m^-2·a^-1)、磷添加(P：磷酸二氢钙10g·m^-2·a^-1)以及氮、磷同时添加(NP)4个处理，通过静态暗箱-气相色谱法测定2018和2019年生长季N₂O通量，通过结构方程模型等寻求氮、磷及其互作效应对N₂O通量的影响。结果表明：氮添加显著降低了2018年生长季N₂O排放，而磷添加显著降低了两年生长季N₂O排放；氮、磷同时添加削弱了单独氮或磷添加对N₂O排放的抑制作用；硝态氮、铵态氮和土壤含水量是N₂O通量的主要影响因素。因此，氮、磷添加对农牧交错带草地N₂O通量的影响存在显著的交互作用，并且受年际间温度和降水的调控，农牧交错带草地养分管理对N₂O通量的影响应考虑降水格局的变化。     

季节性休牧对草甸草原放牧系统甲烷通量的影响

甲烷(CH₄)是1种主要的温室气体。为了探究温性草甸草原放牧系统的CH₄通量特征，本研究设置了围封(CK)、持续放牧(CG)、早期休牧(R1)、中期休牧(R2)以及晚期休牧(R3)等多个处理，通过监测放牧季的土壤CH₄通量并测定放牧绵羊的CH₄排放量，计算了草地土壤的CH₄“碳汇”贡献度。结果表明：草地土壤在不同日期吸收CH₄的通量范围是25.37～79.46μg·m^-2·h^-1,吸收值在不同处理之间差异极显著(P<0.001),且CG,R1,R2和R3处理均高于CK处理；放牧绵羊的CH₄排放量在R3处理中最高而在R2处理中最低(P<0.001);草地土壤吸收CH₄-C的贡献度在不同处理之间也具有极显著的差异(P<0.001),CG处理最高而R1处理最低。综上所述，季节性休牧既可以增加草地土壤对CH₄的吸收，也会减少绵羊的CH     

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。     

黄河口滨岸潮滩湿地CO2、CH4和N2O通量特征初步研究

2009年8月,运用静态暗箱-气相色谱法对夏季黄河口滨岸潮滩湿地CO₂、CH₄和N₂O通量的日变化特征进行了原位观测。结果表明,夏季低潮滩沉积物-大气界面的CO₂、CH₄和N₂O通量均具有明显日变化特征,日通量范围分别为-18.755～43.731,-0.070～0.224和-0.002～0.008 mg/(m²·h),均值为11.630,0.079和0.005 mg/(m²·h),全天表现为三者的排放“源”;中潮滩沉积物-大气界面CO₂、CH₄和N₂O通量的日变化范围分别为-30.780～25.734,-0.111～0.100和-0.004～0.006 mg/(m²·h),均值为4.570,0.011和0.002 mg/(m²·h),全天亦表现为三者的排放“源”;中潮滩-大气界面CO₂、CH₄和N₂O通量的日变化范围分别为46.253～102.637,-0.211～0.048和-0.008～0.008 mg/(m²·h),均值为76.656,-0.038和-0.002 mg/(m²·h),全天表现为CO₂的“源”、CH₄和N₂O的“汇”。 本研究还发现,中潮滩的CO₂通量与气温呈显著正相关(P＜0.05)关系,低潮滩沉积物的CH₄通量与气温、地表温度和5 cm地温呈极显著正相关(P＜0.01)关系,而中潮滩的N₂O通量与气温、地表温度和不同深度地温(5,10,20 cm)呈显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01)负相关关系;沉积物基质和翅碱蓬群落是影响CO₂、CH₄和N₂O通量特征的重要因素,而水分、盐分对于三者通量特征的影响也不容忽视。     

实施禁牧前后宁夏草地防风固沙的时空变化特征

为了给宁夏进一步制定草地生态恢复的综合决策提供参考，实现草地生态系统的可持续发展，基于气象、遥感等数据，利用修正风蚀方程模型(RWEQ)对宁夏禁牧前后31年草地防风固沙服务功能的时空变化及趋势进行定量评估。结果表明：1)禁牧前(1988-2003年)土壤风蚀模数平均值为5.59 kg·m^-2；禁牧后(2003-2018年)平均值为1.45 kg·m^-2。土壤风蚀强度(共6级)为轻度侵蚀和微度侵蚀的区域面积在禁牧后增加了14 281 km^，比例增至73.52%，土壤风蚀强度降低。2)禁牧前防风固沙量平均值为25.49 kg·m^-2；禁牧后平均值为14.3 kg·m^-2。禁牧后草地防风固沙量级别以“中”为主，面积增大了7 382 km²，比例增至23.65%。3) 1998-2018年宁夏草地防风固沙保有率呈增加态势，在73.2%～96.7%变化。禁牧前防风固沙功能保有率平均值为81.24%；禁牧后平均值为91.9%。禁牧后宁夏草地防风固沙服务能力明显提升，生...     

不同施肥策略对阴山北麓旱作燕麦人工草地N2O排放的影响

本研究以内蒙古武川县燕麦(Avena sativa)人工草地为研究对象,采用静态箱法,通过无氮施肥为对照(CK),设置常规施氮(NN),控释施氮(CN)2个施肥处理,研究旱作燕麦人工草地N₂O排放规律,探讨N₂O排放对不同施肥种类的响应。结果表明：与无氮施肥相比,常规施氮的地上生物量显著提高37.8%,控释施氮的地上生物量显著提高64.5%(P<0.05);与常规施肥相比控释肥氮素利用率显著提升了71.0%(P<0.05);不同施肥处理下,燕麦人工草地生长季的N₂O排放通量均表现为先增加后降低的趋势,并在苗期和拔节期出现峰值;与无氮施肥相比,常规施氮的N₂O排放量(0.85 kg·hm^-2)显著提高44.1%,控释施氮的单位产量N₂O排放量(0.86×10^-4 g·g^-1)显著降低37.2%(P<0.05)。本研究发现相较于常规施肥,控释氮肥提高了燕麦产量且降低了N₂O的排...     

放牧、氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响

为了探究放牧和氮添加对内蒙古荒漠草原植物—土壤碳、氮循环的影响,在禁牧(UG,0只羊单位·hm^-2)和重度放牧(HG,1.74只羊单位·hm^-2)样地进行氮添加处理,各处理水平为：对照(CK,0 g·m^-2·a^-1)、低氮(LN,5 g·m^-2·a^-1)、中氮(MN,10 g·m^-2·a^-1)和高氮(HN,20 g·m^-2·a^-1)。通过对短花针茅(Stipa breviflora)叶片和土壤全碳(Total carbon, TC)、全氮(Total nitrogen, TN)、稳定碳同位素(Stable carbon isotopes, δ¹³C)、稳定氮同位素(Stable nitrogen isotopes, δ¹⁵N)及土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、速效氮(Available nitr...     

增温施氮对尕海湿地区沼泽草甸N2O排放的影响

为深入了解高寒湿地生态系统氧化亚氮(N₂O)排放对气候变暖及氮沉降的响应，以青藏高原尕海湿地区沼泽草甸为研究对象，利用开顶箱(Open top chamber, OTC)增温和外源氮素添加来模拟未来气候变暖以及氮沉降，布设对照(CK),增温(W),施氮(N)和增温+施氮(WN)4种处理，采用静态箱—气相色谱法监测不同处理下植物生长季N₂O排放，并探究了N₂O排放与环境因子之间的关系。结果表明：仅W与WN处理的N₂O排放通量始终高于对照，日均排放通量高出对照组22.41%和56.90%;WN,N,W和CK处理下N₂O累计排放量分别为0.87,1.07,1.09和1.37 kg·hm^-2 N;生长季末期土壤N₂O短暂的由“源”向“汇”转变；N₂O排放通量与地下生物量显著负相关(P<0.05),与含水量和硝酸酶活性显著正相关(P<0.05),与温度、硝态氮和铵态氮极显著正相关(P<0.01)。本研究可...     

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。     

刈割对晋西北赖草草地温室气体通量的影响

为探讨草地温室气体通量对不同刈割强度的响应情况、优化草地利用方式及强度,本研究通过在晋西北赖草（Leymus secalinus）草地构建不同强度的刈割试验,采用静态箱/气相色谱法定量研究了不刈割、轻度刈割、中度刈割和重度刈割对3种温室气体（CO₂,CH₄和N₂O）通量的影响及温室气体通量与主要环境因子的关系。2017年和2018年生长季及非生长季观测结果表明,不同刈割强度下的草地均表现为CO₂和N₂O的源、CH₄的汇;刈割于2018年生长季显著影响CH₄和N₂O通量（P<0.05）;3种温室气体通量与土壤温度呈显著指数相关（P<0.05）,CO₂通量与土壤体积含水量、N₂O通量呈显著线性相关（P<0.05）。本研究为采用合理的草地刈割强度提供一定的参考和理论依据。     

不同放牧退化程度典型草原植被—土壤系统的有机碳储量

以典型草原大针茅+羊草群落为研究目标,以1979年围封样地为参照(CK),选择轻度(GL)、中度(GM)、重度(GH)放牧退化样地开展植被—土壤系统有机碳分布与储量的研究,结果表明,1)不同放牧退化典型草原植被地上碳储量为42.63～203.16 g/m²,植被地下(0～40 cm)碳储量为664.14～1 199.53 g/m²,且大小顺序均为CK>GL>GM>GH,植被总碳储量CK和GL显著高于GM和GH;植被地上、地下碳储量存在显著相关关系。2)不同放牧退化典型草原土壤0～100 cm有机碳储量均存在显著性差异,碳储量为9.85～13.33 kg/m²,且GM>GL>GH>CK;土壤有机碳随土层深度增加而减少,有机碳储量与深度具有显著相关性。3)放牧退化典型草原植被—土壤系统的碳储量为11.26～14.07 kg/m²,且GM>GL>GH>CK,各类型间亦均存在显著性差异;有机碳主要储存于土壤当中,占比约88%～95%,土壤有机碳储量与植被无显著相关性。4)适度放牧利用有利于发挥草原生态系统的碳汇功能。     

新疆天山北坡荒漠草原碳通量特征及其对环境因子的响应

荒漠草原是天山北坡广泛分布的草地类型,对天山北坡草地生态系统碳收支具有重要的调节作用。为阐明天山北坡荒漠草原生态系统碳通量变化特征及环境因子对碳通量的影响,以新疆天山北坡荒漠草原为研究对象,利用微气象观测系统和LI-840 CO₂/H₂O红外分析仪获得连续观测数据,定量分析了荒漠草原碳通量的变化特征及其影响因子。结果表明：天山北坡荒漠草原植被净生态系统碳交换速率在日尺度上呈倒“U”型曲线;在季节尺度上,6、7、8月表现为碳汇,9、10月表现为碳源;6-10月荒漠草原总固碳量为15.50 g C·m^-2,8月固碳量最高为23.03 g C·m^-2;生态系统呼吸速率日变化呈“单峰”曲线;在季节尺度上,碳排放呈现先增加后降低趋势,7月碳排放量最高128.42 g C·m^-2,10月荒漠草原生态系统碳通量日变化不明显。光合有效辐射是影响日间净生态系统碳交换速率的主导因子,二者符合直角双曲线模型,日间净生态系统碳交换速率随光合有效辐射增大而减小;生态系统呼吸速率与5 cm土壤温度关系符合Van^,t Hoff模型,温度敏感性系数Q₁₀为1.69;最适土壤含水量是0.16 m³·m^-3,土壤含水量过高或过低均会对荒漠草原生态系统呼吸速率产生抑制作用。     

高寒灌丛土壤温室气体释放对添加不同形态氮素的响应

为探索不同形态氮素输入对青藏高原高寒灌丛土壤CO₂、N₂O和CH₄排放的影响,采集青藏高原东部金露梅高寒灌丛土壤,设置1个对照(CK)和3个添加不同形态氮素的处理(NH₄Cl,NH₄NO₃,KNO₃),在实验室恒温15℃下进行培养,分析了土壤CO₂、N₂O和CH₄的释放量以及土壤NH₄⁺,NO₃^-和可溶性有机碳(DOC)含量。结果表明:1)所有氮素处理抑制了高寒灌丛土壤CO₂的排放,土壤CO₂排放量与DOC浓度呈显著正相关关系;2)所有氮素处理显著增加了土壤N₂O的排放,而且以添加NO₃^--N增加的N₂O最为显著;3)高寒灌丛土壤N₂O的产生过程以反硝化作用为主;4)添加不同形态氮素对高寒灌丛土壤CH₄吸收没有显著影响。5)不同形态氮素施入后,高寒灌丛土壤温室气体全球增温潜能(GWP)顺序:KNO₃>NH₄NO₃>NH₄Cl>CK。     

载畜率对荒漠草原小叶锦鸡儿邻近土壤速效养分含量的影响

放牧是人类利用草原最主要的方式,可影响土壤的理化性质。小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)作为豆科灌木,其邻近土壤养分的变化对会对草地生态系统的结构和功能产生重要的影响。为研究载畜率对荒漠草原小叶锦鸡儿邻近土壤速效养分含量的影响,在内蒙古短花针茅荒漠草原进行放牧实验,共4个载畜率处理(对照CK(0羊单位·hm^-2·a^-1、轻度放牧LG(0.93羊单位·hm^-2·a^-1)、中度放牧MG(1.82羊单位·hm^-2·a^-1)和重度放牧HG(2.71羊单位·hm^-2·a^-1),在每个小区中选定大小相近的小叶锦鸡儿植株,分为东南西北4个方向,测定植株邻近土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量,分析这些参数之间的变化。结果表明：随载畜率增大,土壤碱解氮含量先升高后降低,速效磷先下降后上升,速效钾含量呈下降趋势。小叶锦鸡儿邻近土壤碱解氮和速效钾含量的平衡点对应的速效磷在LG区呈最小值,土壤速效磷和速效钾含量的平衡点对...     

短期牦牛放牧对青藏高原高寒草地土壤真菌群落的影响

牦牛放牧是青藏高原重要的人为干扰形式,放牧管理方式以及放牧强度对维持草地健康具有重要作用。为了明晰牦牛短期放牧对高寒草甸土壤真菌群落的影响过程,本研究在川西北典型高寒草甸进行牦牛放牧强度试验,设置了对照(禁牧)、轻度放牧(1头牦牛·hm^-2)、中度放牧(2头牦牛·hm^-2)和重度放牧(3头牦牛·hm^-2)4种放牧强度。结果表明短期(2年)放牧处理通过增加土壤中子囊菌门的相对丰度、降低担子菌门的相对丰度从而改变土壤真菌群落结构;土壤真菌群落多样性与丰富度在各放牧强度间差异不显著,但放牧均有增加土壤真菌群落多样性与丰富度的趋势。通过对真菌群落结构变化进行方差分解,发现放牧强度通过改变土壤养分进而影响真菌群落结构;通过对真菌的共现网络进行模块化分析发现,短期的牦牛放牧对真菌相互作用主要模块的相对丰度影响不显著,而放牧强度通过影响土壤中的养分含量来影响模块相对丰度。     

模拟氮沉降显著提高青藏高原高寒草地氧化亚氮排放速率

为揭示不同类型和剂量氮沉降下青藏高原高寒草地N₂O排放速率的响应规律，本研究对83组N₂O排放速率研究数据开展整合分析，结果表明：模拟氮沉降实验极显著增加高寒草地N₂O排放速率，增加幅度和平均效应值分别为148.43%和0.91。高寒草甸和高原草原N₂O排放速率增加幅度依次为115.98%和190.96%(P<0.05)。就不同类型氮素添加的平均效应值而言，硝酸钾>家畜粪便>硫酸铵>尿素>硝酸铵>家畜尿液>氯化铵>硝酸钠，其中后两者对青藏高原高寒草地N₂O排放速率影响最低，增加幅度依次为43.33%和34.99%。低剂量、中剂量和高剂量氮素的平均增加幅度分别为40.49%,197.13%和339.29%。氮沉降平均效应值受氮素剂量、土壤硝态氮含量、全氮含量、年均气温和地上生物量的显著性影响，前三者分别可以解释28.32%,12.94%和11.17%的效应值变异。未来氮沉降增加情景可能显著增加青藏高原高寒草地N₂