荒漠草原生态系统土壤呼吸研究进展

荒漠草原生态系统非常脆弱,对环境变化和人类活动干扰敏感,在我国草地碳循环研究中具有非常重要的地位。环境因子和人类活动及其协同作用都会对荒漠草原土壤呼吸作用产生影响,但是关于荒漠草原生态系统土壤呼吸作用研究目前仍相对薄弱。因此,加强在非生长季和不同干扰类型下对土壤呼吸影响的研究,并运用遥感监测技术研究荒漠草原土壤呼吸作用,从整体上把握和认识荒漠草原土壤呼吸作用的规律,对于保护脆弱草原生态、保障草牧业的可持续发展具有极其重要的意义。     

天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸对降水的响应

为揭示降水对天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸的影响,本实验以天山北坡荒漠草原为研究对象,通过测定3种模拟降水处理（CK,5 mm,18 mm,28 mm）下荒漠草原土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率的变化特征。结果表明：不同降水处理下土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率有明显的日变化趋势;3种降水处理下（28 mm,18 mm,5 mm）土壤呼吸速率较CK显著增加了22.93%,23.20%,12.07%,生态系统呼吸速率较CK显著增加了216.81%,153.27%,39.35%;不同降水处理下土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率与土壤温度均表现为显著正相关关系;荒漠草原土壤呼吸速率与土壤含水量呈二次函数关系,生态系统呼吸速率与土壤含水量呈线性关系。因此,降水是影响天山北坡荒漠草原土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率的主要因素。     

放牧背景下短花针茅荒漠草原研究进展

荒漠草原是脆弱生态系统，探讨荒漠草原对长期放牧等人为干扰的响应，为深入开展脆弱生态系统适应性研究提供更加可靠的理论依据。本文总结了近20年涉及短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原相关研究中的关键发现，从植物个体、种群、群落、生态系统以及土壤理化性质等方面归纳、总结并探讨了短花针茅荒漠草原对不同放牧利用方式和不同放牧强度的响应和适应特征，为有效节省后续研究人员查阅时间的同时，确定了知识薄弱的地方，提出了放牧利用下荒漠草原将来的几个重要研究方向和亟待解决的关键科学问题。     

土壤pH值变化对3种草原类型土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

酸碱性是土壤的重要化学性质,土壤pH值的升高和降低会影响土壤养分的分布及转化情况,进而影响群落组成及生态系统的功能.全球变化和人类活动降低了草原生态系统的土壤pH值,而不同草原类型的土壤碳氮磷生态化学计量特征对土壤pH值变化的响应尚不清楚.本研究以内蒙古自治区土壤酸碱性不同的荒漠草原、典型草原和草甸草原3种草原类型作为...     

青藏高原草地生态系统碳循环研究进展

青藏高原属于气候变化的敏感区和生态脆弱带,对气候变化和人类活动扰动十分敏感,在未来全球碳循环调控中发挥着重要的作用。为增进对青藏高原高寒草地生态系统碳循环的理解,综述了近10年来气候变化、氮沉降和人类活动干扰下青藏高原温室气体排放、土壤碳库变化以及模型模拟应用等方面的最新研究进展。概括出高寒草地生态系统碳循环研究的草地类型主要包括高寒草原、高寒草甸、灌丛草甸草原、沼泽化草甸以及高寒湿地等。阐述了温室气体产生的机理、青藏高原高寒草地碳循环的源汇关系,指出温度升高、放牧、氮沉降是影响青藏高原温室气体排放、土壤碳库变化最重要的外界扰动,但是温室气体排放、土壤碳库对这3个因子之间协同作用的响应目前还不清楚。现有的高寒草地生态系统碳循环模型,主要以植被类型为基础,大多只考虑了水热因子,很少包含土壤因子和生物因子及其协同作用的影响。在此基础上,指出未来拟加强的研究重点: 1)冻融交替过程土壤温室气体排放研究; 2)非生长季土壤呼吸作用研究; 3)碳循环和植物物候耦合研究; 4)高寒草地生态系统碳循环模型的开发。     

锡林郭勒草原土壤水分时空特征分析

为研究内蒙古锡林郭勒草原不同草原地区土壤水分的时空差异特征,运用灰色关联度法和方差分析法对3种草原类型植被在2017年5-9月份的土壤水分及总储水量变化进行了分析。结果显示：1)在剖面方向上,草甸草原和荒漠草原土壤水分关联度均在中层与深层达到最高值,分别为0.7250和0.7865,典型草原土壤水分关联度最高值在表层与深层,数值为0.8071。2)在不同时间尺度上,不同草原类型土壤水分的关联度存在差异性。以植被生长初期5月份为参考序列,草甸草原土壤水分变化趋势为降低-上升的动态变化,典型草原土壤水分关联度则呈现降低-升高-降低的变化趋势,荒漠草原则与典型草原呈现相反的动态变化特征。3)从同一月份不同草原类型来看,7-8月份荒漠草原的土壤总储水量与典型草原和草甸草原的总储水量具有显著差异性,其余月份间均没有显著性差异。     

内蒙古荒漠草原南缘春季消融期土壤水热变化特征及其对气象因子的响应

基于内蒙古荒漠草原南缘2009-2018年的土壤温湿度与气温降水实测数据,利用统计学、相关性分析及回归分析相结合的方法研究了春季消融期内蒙古荒漠草原土壤温湿度的动态变化及相互关系.通过研究荒漠草原在消融过程中土壤水热的变化规律及相互影响,揭示气象因子对土壤温湿度的影响,并为调整牧业发展模式及恢复生态环境提供科学依据.结...     

阴山北麓农牧交错区不同弃耕演替时期土壤质量评价

本研究采用空间代替时间的方法,以天然草地作为对照,分析了内蒙古阴山北麓农牧交错带两种不同类型的草原(荒漠草原和典型草原)中的农田及3个不同恢复年限(5年、15年和20年)弃耕地的土壤理化性质,并采用主成分分析法对土壤质量进行综合评价。研究发现,弃耕后,土壤含水率、饱和导水率、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、土壤有机碳、全磷、有效磷含量增加;土壤容重、硝态氮、铵态氮、全氮含量逐渐降低;土壤最大持水率指标在荒漠草原呈上升趋势,在典型草原下降;毛管持水率、田间持水率无显著变化(P> 0.05);弃耕后,荒漠草原土壤pH降低,典型草原pH升高。基于统计分析的土壤质量得分表明,影响荒漠草原土壤质量的主要因素为土壤有机碳、非毛管孔隙度、容重、全氮,其土壤质量综合得分高低依次为天然草地>弃耕5年>弃耕20年>弃耕15年>农田,影响典型草原土壤质量的主要因子是pH、容重、饱和导水率、有机碳,其综合得分高低依次为天然草地>弃耕15年>弃耕20年>弃耕5年>农田。荒漠草原样地中,农田、弃耕地的土壤质量得分均低于平均水平,典型草原样地中弃耕15、弃耕20年、天...     

放牧干扰对荒漠草原土壤性状的影响

在宁夏荒漠草原选取围封禁牧(NG)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)4个放牧强度,研究不同放牧强度对土壤物理和化学性状的影响。结果表明,放牧干扰对荒漠草原土壤物理和化学性状影响显著。土壤含水量和孔隙度随着放牧强度的增加呈显著降低趋势,而土壤容重和pH值呈线性增加趋势。重度、中度、轻度放牧0～30 cm土壤含水量和孔隙度比围封禁牧分别降低了21.1%,12.0%,4.7% 和 3.2%,2.5%,2.1%。不同放牧强度土壤含水量随着土壤深度的增加均呈显著增加趋势。随着放牧强度的增加,土壤有机碳和C/N降低。重度放牧0～10和10～20 cm土壤有机碳比围封禁牧分别降低了20.6%和14.1%,土壤C/N分别降低了43.4% 和34.1%。土壤全磷、速效磷和全钾含量随着放牧强度增加呈增加趋势,而土壤电导率和全氮含量呈先增加后降低趋势。合理放牧可以改善荒漠草原土壤结构和养分性状,有利于遏制荒漠草原土壤的退化。     

短期氮磷添加对荒漠草原土壤活性有机碳的影响

以干旱、半干旱地区荒漠草原土壤为研究对象,研究氮(N)、磷(P)添加对荒漠草原0~30 cm土层土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳含量及有效率、土壤碳库管理指数(CPMI)、敏感指数(SI)的影响,探讨N、P添加后土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳对碳库管理指数的表征作用。结果表明,N添加、P添加或NP共同添加对荒漠草原0~20 cm土壤溶解性有机碳的累积有显著促进作用,但对0~20 cm土壤微生物生物量碳无显著影响。NP共同添加显著增加0~10 cm土层土壤易氧化有机碳。0~30 cm土层N、P添加的土壤溶解性有机碳的各项敏感指数均高于易氧化有机碳,说明土壤溶解性有机碳对短期N、P添加反应最敏感,因此可作为荒漠草原短期N、P添加对土壤有机碳变化的指示物。短期N、P添加能提高碳库管理指数,增加土壤有机质含量,促进荒漠草原土壤恢复。     

内蒙古不同草原类型土壤呼吸对放牧强度及水热因子的响应

土壤呼吸的测定对于预测不同生态系统碳收支起着关键性作用。本研究利用Li-8100开路式碳通量测定系统,对内蒙古荒漠草原、典型草原和草甸草原生态系统在不同放牧强度(零放牧的对照、轻度放牧、中度放牧和重度放牧)下土壤呼吸速率进行测定,并分析了土壤呼吸与土壤温度(10 cm处)和空气相对湿度的相关性。结果表明,草地类型、放牧强度及它们的交互作用都对土壤呼吸有显著影响(P<0.05),放牧强度对土壤呼吸的影响主要表现在荒漠草原和典型草原生态系统,对草甸草原没有显著影响。在不同草地生态系统中,随着放牧强度的增加,土壤呼吸速率呈先升高后降低的变化规律。方差结果显示,不同草原类型的土壤10 cm温度和空气相对湿度有极显著性的差异(P<0.001),不同放牧强度对土壤10 cm温度和空气相对湿度无显著性影响。     

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。     

放牧强度对不同草地类型生态系统气体交换影响的研究

为揭示不同放牧强度下不同草原类型气体交换的变化规律,在8月中旬采用Li-6400 便携式光合仪和密闭式箱法,分别对内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原不同放牧强度下气体交换进行分析研究。结果表明:不同草原类型之间的生态系统净CO₂交换(NEE)、生态系统总呼吸(ER)和生态系统总初级生产力(GEP)均存在显著差异(P<0.05)。草甸草原的NEE和GEP随放牧强度增加呈现降低趋势,ER则呈现上升趋势;典型草原的NEE和GEP随放牧强度增加呈现上升趋势,ER则呈现下降趋势;荒漠草原的NEE和GEP除对照区外,随放牧强度增加呈现上升趋势,而ER呈降低趋势。放牧通过对草原生态系统植物、土壤等产生影响,从而影响生态系统气体交换。     

锡林郭勒不同草原类型群落生物量及多样性研究

物种多样性和生物量是表征草地生态系统数量特征的两个重要指标,深入探讨物种多样性和生物量的变化,为草原生态系统的物种保护和生产力维持提供理论依据.本文以锡林郭勒草原为研究对象,利用样方法对草甸草原、典型草原和荒漠草原三种草原类型的植被特征进行调查,分析不同草原类型植被的地上生物量和物种多样性变化及二者与环境因子之间的关联...     

模拟降水对荒漠草原生态系统碳交换的影响

全球降水格局的改变势必会影响陆地生态系统的各项功能,而草地碳汇功能对水分的变化极为敏感.为探究不同降水梯度对生态系统碳交换产生的影响,于内蒙古四子王旗荒漠草原设置模拟降水试验(减水50％、自然降水、增水50％和增水100％),在2017年5月至9月,每隔15?d采用Li-6400便携式光合仪和密闭式箱法测定生态系统净碳...     

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。     

封育对荒漠草原沙芦草群落土壤粒径分形维数及理化性质的影响

退化草地的恢复问题已经成为草地生态学关注的热点之一。作为宁夏草原的主体类型的荒漠草原,既是天然的生态屏障,也是重要的自然资源,对保障国家的生态安全具有重要意义。封育是保护荒漠草原的基本措施,封育的效果不仅表现为植被的恢复,也表现为土壤理化性质的改善。为了更好的恢复与重建荒漠草原退化生态系统,本文通过研究宁夏荒漠草原沙芦草群落围封内外土壤机械组成、土壤养分含量和土壤颗粒分形维数的变化,旨在揭示围封对荒漠草原土壤粒径组成及分形特征的影响,为荒漠草原生态系统的恢复治理与重建提供理论依据参考。研究结果发现：研究区土壤粒径分布在0~250 μm之间。其中,围栏内黏粒（< 2 μm）、粉粒（2~50 μm）含量占主导地位,围栏外以极细砂粒（50~100 μm）所占比例最大,围栏内和围栏外粒径> 250 μm的比例几乎为0。与围栏外相比,围栏内0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层的土壤黏粒含量显著增加,而极细砂粒含量显著减少（P<0.05）。围封对土壤养分有不同程度的影响。围栏封育后,0~10 cm土层土壤全N、全P含量显著增加,而碱解氮、速效磷含量显著降低（P<0.05）;10~40 cm土层的土壤养分均没有表现出一定的变化规律。沙芦草群落的土壤粒径分形维数在2.65~2.69之间变动。围栏封育后,0~10 cm、10~20 cm土层的土壤粒径分形维数显著增加（P<0.05）,20~40 cm土层无显著差异。总之,围封可以促使土壤颗粒细化,对土壤养分有不同程度的影响,并有助于提高土壤颗粒的分形维数;土壤粒径分形维数与土壤黏粒、极细砂粒含量均呈极显著的线性关系,说明土壤分形维数能够作为一个用来表征土壤质地以及退化土壤恢复程度的指标。     

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。