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。     

短期放牧对青藏高原东北边缘高寒草甸土壤及微生物碳氮含量的影响

年际内短期放牧是青藏高原东北边缘地区草地利用的主要方式,而土壤有机碳和全氮含量是草地生产力维持的基石。以青藏高原东北边缘天祝县高寒草甸土壤为对象,研究了不放牧(对照)、轻度放牧(0.8头牦牛/hm2)、中度放牧(1.0头牦牛/hm2)和重度放牧(1.2头牦牛/hm2)条件下土壤有机碳和全氮以及土壤微生物量碳氮含量的变化特征。结果表明:重度放牧使土壤表层0～10cm和10～20cm全氮含量降低了12.5%和10.7%,中度放牧使10～20cm土层土壤有机碳含量增加了11.21%,其他各层全氮和有机碳含量并未随放牧强度变化发生显著变化;微生物量氮在0～10cm土层随放牧处理变化十分明显,轻度放牧、中度放牧和重度放牧下比对照分别增加了65.35%、25.23%、46.91%(P<0.05),而0～10cm土层微生物量碳在中度放牧处理下含量比对照显著增加(P<0.05),说明在表层相对于土壤碳氮,微生物量碳氮对短期放牧的反应更为灵敏。     

不同退化高寒沼泽湿地土壤碳氮和贮量分布特征

为研究高寒沼泽湿地土壤碳氮贮量分布特征,探讨退化高寒沼泽湿地的恢复对策,本试验选择三江源区玛沁县大武滩不同退化高寒沼泽湿地为研究对象,分层采集湿地冻融丘和丘间土壤样品,分析土壤有机碳、总氮含量和贮量变化。结果表明：研究区0~30 cm是高寒湿地有机碳和总氮主要分布区,有机碳和总氮呈正相关关系。冻融丘和丘间的土壤含水量与土壤有机碳、总氮均呈极显著相关关系（P<0.01）。冻融丘和丘间的土壤含水量、有机碳、总氮、碳氮贮量均随着退化程度的加剧呈下降趋势,且冻融丘的下降速度较丘间快。有机碳、总氮、有机碳贮量和氮贮量与冻融丘的数量呈极显著负相关关系,与冻融丘的大小呈极显著正相关关系（P<0.01）。这些结果表明：高寒沼泽湿地土壤含水量、冻融丘的数量和大小对高寒湿地退化中土壤碳氮及贮量具有指示性,建议在高寒湿地修复中加强水分补充和冻融丘的保护。     

高寒草甸土壤有机碳和全氮变化对牧压梯度的响应

针对高寒草甸土壤碳氮变化对牧压梯度的响应,以青海海北高寒草甸为研究对象,监测分析了禁牧(对照,CK)、轻牧、中牧、重牧试验地土壤有机碳密度、土壤全氮密度的变化特征。结果表明:SOCD和STND均与牧压梯度呈"V"形二次曲线关系(P0.05),说明禁牧可增加SOCD和STND,但放牧强度约高于7.5只羊·hm-2时存在由低向高的一个阈值转折点。同一放牧梯度上0~40cm的SOCD均表现出5月最低,升至7月后,CK、LG到9月持续升高,而MG、HG有所下降,而STND自5月到9月表现为"И"型波动变化规律。随着土层深度加深SOCD和STND下降明显。不论是季节变化还是垂直变化,SOCD和STND相互间均呈显著的正相关关系(P0.05)。C/N随生长季延长逐渐增加,随土层深度的加深而降低,放牧梯度并未改变土壤C/N的变化趋势。     

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。     

生长季封育和氮添加对退化高寒沼泽湿地土壤水分状况的影响

为探讨封育和氮添加对退化高寒湿地恢复的影响，本研究在青藏高原东部轻中度退化高寒湿地设置生长季禁牧和氮添加处理试验，并测定了群落结构和生产力、物种丰富度、土壤水分和氮、磷元素含量等指标。结果表明生长季禁牧能够显著提高退化湿地土壤水分含量、土壤速效氮含量和群落净初级生产力，提高禾草类物种在群落中的占比，而降低杂类草物种的占比；氮添加及二者的交互作用对退化湿地植物群落上述指标的影响不显著，但是氮添加处理有增加地上生物量和提高土壤含水量的趋势。本研究还提出了一个围栏封育和氮添加对退化高寒湿地恢复（以土壤水分含量为指标）影响的概念模型。生长季禁牧和氮添加有助于高寒退化湿地的恢复，因此在未来高寒湿地的保护和修复中应该考虑适度禁牧和养分添加。     

青海省祁连县高寒草甸草原土壤有机碳分布特征

为了评价青海省祁连县高寒草甸草原有机碳的分布特征,本研究以祁连县海拔2 963-3 392m范围内高寒草甸草原为研究对象,采用野外调查取样结合室内分析的方法,分析了祁连县高寒草甸草原0-50cm土层土壤有机碳的分布规律。结果表明,土壤有机碳含量随着土层深度的增加而显著减少(P0.01),表现为0-1010-2020-3030-4040-50cm;土壤有机碳密度和土壤有机碳储量同土壤有机碳含量分布有相同的趋势;土壤有机碳与地上生物量和植被盖度呈极显著(P0.01)正相关关系,表明土壤有机碳含量随着盖度和地上生物量的增加而增加。土壤有机碳含量与土壤容重呈极显著(P0.01)负相关关系;相反,随着土层深度的增加,土壤含水量逐渐减少,土壤有机碳含量与土壤含水量呈极显著(P0.01)正相关。     

草甸草原不同放牧强度对土壤有机碳含量的影响

对草甸草原土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和机械组成的研究结果表明,土壤表层(0～20 cm)的有机碳和全氮在轻度放牧和中度放牧的情况下没有显著差异,但都显著高于重度放牧的草地.草地植被则表现为:轻度放牧显著高于中度放牧,中度放牧显著高于重度放牧草地.因此,中度放牧草地是草地退化的警戒阈,应当引起关注.在土壤表层(0～20 cm),SOC和TN有显著地线性相关关系,两者与土壤机械组成没有显著的线性相关关系.     

青藏高原高寒草甸生态系统土壤有机碳动态模拟研究

利用高寒草甸区植被、土壤和气候等资料,借助Century模型研究了青藏高原高寒草甸生态系统土壤有机碳的动态。以2003年7月-2005年7月逐月气象观测资料为输入变量,模拟了自然条件下高寒矮嵩草草甸0～20cm土壤微生物呼吸CO₂-C通量季节变化。模拟值与观测值进行的回归分析显示,二者具有较好的一致性(R²=0.89,P＜0.05)。土壤有机碳动态模拟表明:1)自然条件下高寒草甸土壤有机碳在经历了一个快速积累过程后,积累速率逐渐趋于缓和,最终达到并接近稳定状态。稳定状态下0～20cm土壤总有机碳库约7597.50～7694.10gC/m²。其中活性、缓性和惰性土壤有机碳组分占土壤总有机碳储量的2.80%,58.50%和38.70%。2)过去45年(1960-2005)高寒草甸土壤有机碳呈振幅较为稳定的波动变化,但这种变化主要是土壤有机碳各组分波动变化的结果。气候波动对土壤有机碳影响主要与温度变化引起的惰性土壤有机碳库的变化有关,二者呈显著负相关(r=-0.548,P＜0.01)。降水量对土壤有机碳及有机碳各组分的影响不显著。     

尕海湿地区沼泽草甸退化对土壤氮转化酶活性的影响

为探讨高寒湿地退化对土壤氮转化酶活性的影响,以青藏高原东缘尕海湿地未退化（ND）、轻度退化（LD）、中度退化（MD）和重度退化（HD）4种不同退化程度0~40 cm土层沼泽草甸为研究对象,研究不同退化与土层中土壤氮转化酶（蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶）活性的变化特征及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明：1）随沼泽草甸退化程度加剧,土壤含水量、全氮、铵态氮和微生物生物量氮含量均显著降低,土壤温度与硝态氮含量却显著增加。2）随退化程度加剧,各土层土壤脲酶活性增加、蛋白酶活性降低,且仅在20~40 cm土层存在显著差异;硝酸还原酶活性增加、亚硝酸还原酶活性降低,在0~20 cm土层存在显著差异。3）各退化程度中,土壤脲酶、蛋白酶、亚硝酸还原酶活性均随土层深度的增加而显著下降,硝酸还原酶活性仅在HD显著下降。4）退化程度和土层对4种土壤氮转化酶活性均存在显著影响,且对土壤硝酸酶和亚硝酸还原酶活性存在显著交互作用。5）冗余分析表明土壤含水量对土壤氮转化酶活性变化的贡献率高达67.1%,其是驱动尕海沼泽草甸退化演替过程中土壤氮转化酶活性变化的主导因素。研究结果可为高寒湿地生态系统退化中的土壤酶活性变化规律提供理论依据。     

放牧季节及退化程度对高寒草甸土壤有机碳的影响

高寒草甸是青藏高原的主要植被类型,本研究以青海省高寒草甸为研究对象,探讨不同放牧季节及退化程度下高寒草甸土壤有机碳含量及密度的分异特征。结果表明,在0-30 cm土层内,土壤有机碳含量随土层深度逐渐减小。土壤有机碳含量暖季放牧与冷季放牧之间无显著差异(P0.05),且在不同土壤深度中一致。不同放牧季节下土壤理化性质及生物量各不相同。0-30 cm土层内,除0-5 cm未退化阶段土壤有机碳含量最高,其余各层土壤有机碳含量均在轻度退化阶段达到最大。土壤理化性质在不同退化阶段也变化各异,地下生物量随草地退化呈先增加后减小的趋势,而地上生物量随草地退化呈逐渐减小的趋势。冷季放牧高寒草甸土壤有机碳含量随草地退化呈逐渐减小的趋势,而暖季放牧土壤有机碳含量随草地退化呈先增加后减小的趋势。0-30 cm土层冷季放牧不同阶段土壤有机碳储量均低于暖季放牧,但未达到显著水平。可见,放牧强度的不同会对土壤有机碳的影响比放牧季节更大。     

高寒牧区不同土地覆被对 土壤有机碳的影响

对祁连山东缘高寒牧区同一海拔带不同土地覆被类型(草地、灌木、裸地)的土壤有机碳、总氮、颗粒有机碳、轻组有机碳、碳水化合物含量及有机碳密度等进行研究。结果表明, 不同土地覆被类型下土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的含量呈现明显的层次变化, SOC和TN含量变化具有一致性。不同土地覆被类型的土壤有机碳密度差异明显。在0-60 cm的土层深度内, 草地的土壤有机碳密度最大(40.42 kg·m-2), 其次是灌木(32.42 kg·m-2), 裸地最小(9.33 kg·m-2)。不同土地覆被下颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、碳水化合物的含量差异明显并具有层次性, 且均表现为草地灌木林地裸地。高寒草地由于过度放牧而严重退化为裸地或黑土滩时, SOC、TN、POC、LFOC、碳水化合物含量均急剧降低, 导致土壤和草原生态系统质量恶化。因此, 合理放牧、调控人类生产活动是维护高寒草甸草原环境和实现可持续发展的有效途径。     

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。     

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。     

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)。     

沙地植物根系特征及其与土壤有机碳和总氮的关系

以位于风沙活动剧烈的科尔沁沙地为研究区,通过对不同恢复阶段的流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和封育草地4种生境的植物特征和土壤总有机碳(SOC)和总氮(TN)含量进行调查,分析了沙地不同恢复阶段土壤碳氮特征与植物的关系。结果表明,1)植物地上和地下生物量的变化随沙地恢复过程呈现不同的特征,地上生物量随沙地恢复表现为先增加后减小的趋势,地下生物量则为指数增加的特征,封育草地植物的根冠比显著高于其他恢复阶段;2)与生物量类似,根系长度和根表面积均随沙地恢复逐渐增加,生境间差异极显著,而根体积虽存在生境间差异,但随沙地恢复梯度的规律性不明显;3)SOC和TN的含量与储量均随沙地恢复逐渐增加,0~10 cm层SOC和TN含量高于10~20 cm层,但随沙地恢复过程,10~20 cm层的增幅高于0~10 cm层;4)地上生物量和地下生物量均与SOC和TN储量呈显著的线性回归关系,地下生物量与SOC和TN储量的回归系数均高于地上生物量;5)根系长度和根表面积与土壤碳氮的回归系数均高于生物量和体积。本研究表明,在风沙活动剧烈的沙地生境,植物根系与土壤碳氮的关系较地上部分更为紧密,根系活动可能是影响土壤碳氮积累的重要因素之一。     

放牧对土壤碳、氮含量空间变异的影响

本研究检测了不同放牧强度下荒漠草原淡栗钙土的碳、氮含量,应用地统计学方法分析放牧强度对土壤碳、氮空间变异的影响。结果表明,土壤碳、氮均属中等变异程度。土壤碳、氮含量随放牧强度的加大而呈现减少的趋势。未放牧、中度放牧以及重度放牧的土壤碳、氮的空间变异主要是由区域因素引起的,空间变异大;而轻度放牧土壤碳、氮的空间变异是区域因素和放牧等随机性因素共同作用的结果,属中等程度的空间相关性。土壤碳、氮的变异总体表现为未放牧>轻度放牧>中度放牧>重度放牧。中度放牧和重度放牧后土壤碳、氮低含量斑块面积随着年度递增而增加。内蒙古四子旗短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原适合轻度放牧。     

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。