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。     

模拟放牧对天山北坡草甸草原生态系统碳储量的影响

为了揭示模拟放牧对天山北坡草甸草原有机碳储量的影响,在2012-2013年采用刈割模拟放牧方式设置休牧、轻牧、中牧、重牧4个处理,研究了不同放牧强度下地上活体植物、凋落物、根系和土壤的有机碳储量的变化。研究表明,随着放牧强度的增大,地上植被生物量碳储量、凋落物碳储量和总碳储量均表现为休牧轻牧中牧重牧;根系碳储量呈轻牧休牧中牧重牧,与轻牧相比,中牧和重牧分别下降了42.25%和72.41%;土壤碳储量表现为休牧中牧轻牧重牧。随着土壤深度的增加,根系碳储量逐渐减小;土壤有机碳密度随土壤深度增加则呈现不同的变化,总体呈现下降趋势;根系和土壤碳储量表层化趋势显著,0-20cm土层约占总碳密度的40%。碳储量的含量表现为土壤根系地上生物量,土壤有机碳密度最多,占85%以上;凋落物碳储量最少。     

不同放牧方式对祁连山高寒草甸有机碳、氮库的影响

为明晰不同放牧方式对祁连山高寒草甸有机碳、氮库的影响,本试验以祁连山东缘全年连续放牧（Continuous grazing,CG）、冷季重度放牧（Heavily grazing in cold season,HG）、冷季轻度放牧（Lightly grazing in cold season,LG）、划区轮牧（Rotational grazing,RG）和全年禁牧（Non-grazing,NG）的高寒草甸为研究对象,系统研究地上植物层、凋落物层、土壤层和根系层有机碳、氮库的变化。试验结果表明：HG,LG,RG和NG较CG均能显著（P<0.05）提高地上植物层、凋落物层、根系层和土壤层有机碳、氮储量,但土-草系统总有机碳、氮储量均在RG样地最高,其次是NG样地,再次是LG样地,在CG样地最低。RG较CG样地土-草系统有机碳储量提高了8 748 g C·m^-2,氮储量提高了785 g N·m^-2。可见,通过改变放牧方式能够有效提高高寒草甸土-草系统有机碳、氮储量,实现碳、氮增汇的目的。综合考虑草地土-草系统有机碳、氮储量及草地资源的有效利用,高寒草甸的最佳放牧方式为划区轮牧。     

放牧管理模式对高寒草甸生态系统有机碳、氮储量特征的影响

为探讨不同放牧管理模式高寒草甸生态系统有机碳、氮储量特征的变化,对青藏高原东缘禁牧(NG)、全生长季休牧(RG)、传统放牧(TG)和连续放牧(CG)4种放牧管理模式高寒草甸地上植被、地表凋落物、根系和土壤有机碳、氮储量进行测定和分析。结果表明,1)NG、RG和TG较CG显著提高了土壤、根系、植被和凋落物有机碳、氮储量。2)高寒草甸生态系统中,土壤有机碳储量所占比例最大(88.859%~98.242%),其次为根系(1.563%~8.742%),再次为植被(0.172%~1.430%),最小为凋落物(0.022%~0.969%);氮储量所占比例最大的是土壤(97.331%~99.633%),其次为根系(0.316%~2.071%),再次为植被(0.047%~0.442%),凋落物最小(0.003%~0.157%)。3)不同放牧管理模式土壤有机碳、氮储量具有明显的垂直分布特征,随土壤深度的增加土壤有机碳、氮储量明显降低。为期4年不同放牧模式仅对0~40 cm土层土壤有机碳、氮储量有影响。4)土壤有机碳、氮储量主要分布在0~40 cm土层,同时,放牧有使有机碳、氮向深层转移的趋势。5)NG、RG和TG显著提高了高寒草甸生态系统总有机碳、氮储量,而CG显著降低了总有机碳、氮储量,导致有机碳、氮的流失。禁牧和季节性休牧能有效增加青藏高原东缘高寒草甸生态系统有机碳、氮储量,实现碳、氮增汇的目的,是该区和类似区域草地放牧管理的重要模式。     

内蒙古典型草原植被和土壤特性对放牧强度的响应

在内蒙古温带典型草原放牧控制试验样地,测定不同放牧强度下土壤总有机碳(TSOC)和活性有机碳组分的含量及植物生物量、土壤理化特性.研究结果表明:(1)随放牧强度的增大,地上生物量以及凋落物量逐渐减少,但中度放牧条件下土壤表层根系生物量有所增加,根系生物量会随放牧强度增大而降低.(2)重度放牧导致土壤容重增大,而中度放牧...     

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。     

草地退化过程中典型草原氮储量的变化——以内蒙古锡林浩特市典型草原为例

以内蒙古自治区锡林浩特市为研究区,探讨了典型草原不同退化程度草地的植被-土壤系统氮储量的变化及差异,运用DNDC(Denitrification-Decomposition)模型对植被-土壤系统氮储量模拟并对结果进行了验证。结果表明,随着草地退化程度的加剧,土壤氮储量呈显著下降趋势(P0.05),中度退化(MD)和重度退化(HD)样地较轻度退化(LD)样地土壤氮储量分别减少了7.74%和44.40%。不同退化程度样地的地上植物氮储量总体上呈现HDMDLD,与土壤氮储量的变化趋势相反;在生长季中,植物根系氮储量是逐渐增加的,且在生长季末表现为HDMDLD。植物-土壤系统中,土壤氮储量占总氮储量的比例高于根系和地上植物,占系统氮储量的95.05%~97.62%。DNDC模型在草原点位模拟土壤氮储量的效果比较好。     

荒漠草原不同植被恢复模式地上生物量与土壤水分的关系

以短花针茅荒漠草原不同植被恢复模式的天然草地为对象,研究草地地上部分生物量及不同土层深度土壤水分的变化,分析地上部分生物量与土壤含水量之间的关系。结果表明:围栏封育+灌木条带+施肥复壮、围栏封育+松土补播+草种包衣2种荒漠草原植被恢复模式草地地上生物量在生长末期分别比放牧天然草地,增加31.30g/m2、24.57g/m2;3种植被恢复模式及放牧样地的表层(0～20cm)土壤含水量均较低,随着深度增加,土壤含水量增大;短花针茅荒漠草原地上生物量与土壤含水量间呈正相关关系,围栏封育+灌木条带+施肥复壮、围栏封育+松土补播+草种包衣试验样地、放牧天然草地(CK)的地上生物量与0～20cm土壤含水量呈显著正相关(P0.05),"围栏封育+灌木条带+施肥复壮"试验样地的地上生物量与20～40cm土壤含水量为极显著正相关(P0.01);退化荒漠草原生态恢复过程中,可采取围栏封育、施肥、补播、增加防护灌木带等多种措施以提高生态恢复效果。     

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。     

山西典型天然草地碳分布特征及碳储量估算

通过对山西4种主要草地类型暖性草丛草地、暖性灌草丛草地、温性草原、山地草甸草原的地上现存生物量、凋落物、半分解层、根系和土壤有机碳密度的调查和测定,本研究估算山西天然草地生态系统的碳储量,旨在揭示山西不同类型天然草地固碳能力。结果表明:4种类型草地的植被碳密度、土壤有机碳密度、生态系统有机碳密度的大小顺序相同均为:暖性灌草丛草地山地草甸草原暖性草丛草地温性草原;山西草地植被平均碳密度为1759.07g·m~(-2),占整个草地生态系统的21.81%;土壤平均有机碳密度为6307.22g·m~(-2),占整个草地生态系统的78.19%;经估算,山西的草地面积为4.55×10~6 hm~2,草地总碳储量约为364.40Tg。     

不同干扰方式对滇西北亚高山草甸生物量和碳储量的影响

以滇西北亚高山草甸为对象,探讨不同干扰方式(自由放牧、生长季封育+非生长季放牧、生长季封育+季末割草以及全封育)对草地生物量、植被碳储量、土壤容重、0~30cm土壤碳储量和碳固持量及碳固持速率的影响。结果表明:不同干扰方式对滇西北亚高山草甸的生物量和土壤碳储量、碳固持量等的影响不尽相同。3年全封育草地的总生物量和植被碳储量最高,分别为1104.68g/m2、497.11g/m2;与自由放牧相比,其总生物量和植被碳储量增加了377.76%。封育降低了0~10cm土壤容重(P0.05),3年全封育最低。不同干扰方式下,随着土层的加深,土壤有机碳含量和碳储量呈逐渐降低趋势。0~10cm土层的土壤碳储量:生长季封育+季末割草全封育生长季封育+非生长季放牧自由放牧。生长季封育+季末割草草地0~10cm土层的碳固持量最高,0~30cm土层中3年全封育草地的碳固持速率显著高于其他处理(P0.05),平均固持速率为465.05g·C/m2·a。     

放牧与围封对黄土高原典型草原植物生物量及其碳氮磷贮量的影响

将黄土高原典型草原植物亚生态系分为地上活体、立枯物、凋落物和地下根系4个部分,进行放牧与围封草地植物生物量及其碳、氮、磷贮量的研究。结果表明,放牧与围封草地各组分碳、氮、磷贮量的季节动态模式与其对应生物量变化规律一致;碳、氮、磷贮量均与生物量呈极显著正相关(P<0.01),其相关系数分别为0.990,0.899和0.936(FG),0.990,0.891和0.936(GG);封育和放牧草地植物间各部分碳、氮、磷贮量差异均由各自生物量差异引起。围封草地植物总生物量和地上、地下生物量、立枯物、凋落物的量,以及碳、氮、磷贮量一般高于放牧样地(P<0.05)。地上活体氮、磷贮量在其生物量最大时最高(7月),此时围封草地地上活体氮、磷贮量(1.2918,0.0837g/m²)显著低于放牧草地(1.5297,0.1002g/m²)(P<0.05)。放牧草地主要通过地上幼嫩器官生物量和氮、磷含量的增加来获得较大氮磷贮量,并以此提高草地利用率。     

封育与放牧对三江源区高寒草甸植物和土壤碳储量的影响

在三江源区选择不同封育年限的退化高寒草甸,测定其地上部分主要功能群(禾草类、杂类草、莎草类的总碳氮浓度)、植物根系和土壤碳浓度及储量的动态研究。结果表明:围栏封育主要功能群总碳浓度和碳氮比高于自由放牧草地;围栏封育地下根系碳浓度明显高于自由放牧草地;高寒草甸土壤有机碳储量最大,植物地上部分碳储量最小,植物根系碳储量居中。0～30cm深度土体单位面积有机碳储量由高到低依次为:围栏封育5年>围栏封育10年>自由放牧;封育5年和10年后,总碳储量较自由放牧草地提高了36.54%,24.61%;土壤有机碳分别增加了26.28%和24.28%;而封育5年和10年之间碳储量没有显著变化,说明围栏封育是高寒草甸固碳减排的有效措施之一。     

典型草原植物群落根系垂直分布与草原退化阶段的对应变化关系

以呼伦贝尔草原40个样地的400个地上部分测产数据和200个根系测产数据为基础,探讨典型草原植物群落根系的垂直分布与草原不同退化阶段的对应变化关系,以期为退化草原恢复和预防提供科学依据。结果表明:在不同的退化类型中,不同植物类群所占的比例存在显著差异。高大丛生禾草、小禾草、根茎苔草的生物量随退化程度加重逐渐增多,杂类草逐渐降低,但差异不显著。草原植被根系生物量与退化程度关系密切,退化群落植被根系趋于浅层化,主要集中在0~20cm,并随土层深度增加,根系生物量逐层递减;中轻度退化的草原群落0~20cm土层的相对生物量约大于未退化群落的70%且50~70cm土层显著低于未退化群落,可将其作为草原退化及其恢复治理的关键时期。     

放牧和围封对藏北高寒草原紫花针茅群落生物量分配及碳、氮、磷储量的影响

草地围封工程是改善退化草原生态环境和促进牧区经济可持续发展的一项重大举措。以典型高寒草原紫花针茅(Stipa purpurea)群落为研究对象,选取自由放牧、围封4年和围封8年3块样地,比较分析不同草地管理方式下群落生物量分配和碳(C)、氮(N)、磷(P)储量差异。结果表明,自由放牧、围封4年和围封8年的群落地上生物量分别为46.12、146.40和256.44 g·m-2,0-15 cm土层根系生物量分别为274.74、214.87和764.59g·m-2,15-30 cm土层根系生物量分别为17.80、17.56和31.64 g·m-2;围封显著促进了植被群落的增长(P0.05),其中对围封4年的优势种紫花针茅和青藏苔草(Carex moorcroftii)总生物量影响最显著(P0.05)。围封显著提高了植物群落地上部分C、N、P储量,其中围封8年样地营养元素储量最高(P0.05)。研究结果有助于揭示草地围封工程对藏北高寒草原紫花针茅群落物质分配的影响,为评估该区域退牧还草的生态效应提供了基础数据。     

退化草地大针茅根系特征对氮素添加的响应

以大针茅为建群种的草原是蒙古高原典型草原地带广泛分布的地带性植物群落。近几十年来,由于不合理的利用,大针茅草原出现不同程度的退化。氮素是半干旱草原植物生长的限制性因素,氮素的添加有利于退化草原的恢复,但在氮素影响下草原植物根系特征变化的相关研究很少。本研究分别选取内蒙古锡林郭勒典型草原区的轻度退化和重度退化草地,进行氮素添加实验（0,30,50,80 g／m2）,研究在不同退化程度的草地中大针茅根系特征对氮素添加的响应。结果表明,在重度退化草地中,氮素的添加显著促进了大针茅的根系生长和地上部分生长,根系长度、面积、体积、深度以及地上高度均随氮素添加量的增加而显著增加,根系长度、面积、体积呈极显著正相关关系,根系深度与地上高度呈显著正相关关系;轻度退化草地中大针茅根系特征对氮素添加的响应不显著。比较2个样地,在无氮素添加的条件下,重度退化草地中大针茅的根系直径显著低于轻度退化草地;在高氮素（80 g／m2）添加条件下,重度退化草地中的大针茅根系长度、面积、体积、地上高度与根系深度显著高于轻度退化草地。重度退化草地中土壤氮素的增加,促使大针茅根系主要通过增加根系长度扩大在土壤中的空间分布。     

短期封育对蒿类荒漠草地碳库有机碳储量及组成比例的影响

为探讨短期封育(4～7年)对荒漠草地碳库固碳能力及其组成的影响,采用成对试验设计,通过对天山北坡不同区域蒿类荒漠草地地上植被、凋落物、地下生物量、0～50cm土壤4个有机碳库碳含量及其储量的测算,明确各碳库储量及其组成比例对短期封育的响应规律。结果表明：(1)短期封育促进了蒿类荒漠草地地上植被、凋落物、地下生物量有机碳的积累,依次较对照增加109.41%、81.88%、26.91%,不利于0～50cm土层土壤有机碳及草地生态系统有机碳的积累,依次较对照降低19.60%、16.30%。(2)短期封育改变了蒿类荒漠草地生态系统有机碳的组成比例,植被有机碳库比例显著上升,土壤有机碳库比例显著下降,但土壤有机碳库仍居于主导地位,所占比例为84.00%～96.31%。总之,短期封育促进了蒿类荒漠草地植被的固碳能力,降低了土壤碳库有机碳储量,最终导致生态系统总有机碳储量的降低。     

放牧和土壤水分对温性草甸草原群落结构及植被碳库的影响

以辉河保护区天然牧草地、盐碱地和沼泽草地为对象,通过野外调查采样结合室内分析研究放牧影响下不同土壤水分梯度草地的植物群落结构、生物量及碳储量变化。结果显示：植被群落结构受放牧影响较小,放牧与围封条件下的草地物种数相差甚微,群落结构与土壤水分关系密切,物种数随土壤水分增加而减少;放牧、土壤水分和二者的交互作用对地上生物量及其碳储量影响不显著,但对地下生物量及其碳储量产生了显著影响(P<0.05),放牧、土壤水分和二者的交互作用极显著影响0～10 cm地下生物量及其碳储量(P<0.01),土壤水分和二者的交互作用极显著影响10～20 cm地下生物量及其碳储量(P<0.01),土壤水分显著影响20～30 cm地下生物量及其碳储量(P<0.05);不同样地地上生物量碳储量在23.52～70.47 g C/m²之间,地下生物量碳储量在143.30～1750.07 g C/m²之间,地下生物量碳储量远高于地上生物量碳储量,说明地下植被碳库占据植被碳库的主导地位,放牧对植被碳库的影响会在土壤水分条件变化的情况下发生转变。     

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。