不同利用程度高寒干旱草地碳储量的变化特征分析

本研究对处于青海湖北部不同退化梯度草地的土壤碳储量以及植被的根系生物碳储量变化进行了研究。调查草地样本包括7个样地和4个土层,样地依次分别为严重退化草场、重度退化草场、中度退化草场、轻度退化草场、正常草场、封育3年草场和人工草场,土层分别为0～10,10～20,20～30与30～40 cm 4个土层。结果表明,在不同退化梯度上,土壤碳储量随着退化程度的减轻依次增大,总体上各样地之间的变化趋势为,在5-7月为轻度退化草地＞无退化草地＞中度退化草地＞重度退化草地＞人工草地草地＞封育草地＞严重退化草地;在8-10月为无退化草地＞轻度退化草地＞中度退化草地＞重度退化草地＞封育草地＞人工草地＞严重退化草地,严重退化草地土壤碳储量最低,其次为封育草地;封育草地和人工草地的碳储量显著的低于轻度退化和无退化草地(P<0.05),但在封育草地和人工草地之间无显著差异(P>0.05)。在不同的土层,土壤碳储量从上至下依次降低,且各层之间表现出显著差异(P<0.05)。在不同的月份,各土层深度的土壤碳储量,总体上均表现为5-6月份降低,6-10月份呈递增的变化趋势,而且不同退化草地都表现出了较为一致的变化趋势。     

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。     

川西北沙地植被恢复对土壤碳氮磷及生态化学计量特征的影响

本文以川西北退化草地植被恢复区自然放牧草地(NGG)、围栏封育沙化草地(FEDG)、自然灌丛草地(NS)和人工种植高山柳沙化草地(SCDG)为研究对象,通过植物群落调查与土壤理化性质的测定,探讨川西北自然与人工恢复沙化草地土壤碳氮磷及生态化学计量特征。结果表明,除土壤全磷储量外,所选草地植被类型在0~60cm土层土壤碳、氮、磷的含量、储量和比值都存在显著差异(P<0.05),土壤全磷含量高低顺序为NS>FEDG>NGG>SCDG,除氮磷比(N∶P)外,其余土壤指标高低顺序为NS>NGG>FEDG>SCDG,土壤全磷储量在NS显著高于其它类型(P<0.05)。4类植被类型的土壤全氮和全磷含量及NS和NGG的有机碳含量随土层深度增加而显著降低(P<0.05)。除N∶P外,NGG和NS的土壤碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)都随土壤土层深度的加深而显著降低(P<0.05)。自然灌丛草地比自然草地和人工植被恢复沙地具有更高的土壤养分含量,可作为沙地生态恢复模式进一步优化的参考。     

封育对山地荒漠土壤微生物量碳及养分的影响

采用新疆博格达山北坡荒漠草地土壤调查取样与室内分析相结合的方法,分析自由放牧和围栏封育下草地土壤微生物量碳和土壤养分的变化,探讨了长期围栏封育对土壤的影响。结果表明,与自由放牧草地相比,围封7年可显著增加0-10 cm土壤有机碳、碱解氮、速效钾和有效磷含量,以及10-20 cm土壤全氮含量(P0.05)。围封7年相同土层微生物碳含量均显著大于自由放牧,表明土壤微生物量碳对围栏封育较为敏感,可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标。     

封育对山地草甸草原土壤活性有机碳及碳库管理指数的影响

以自由放牧为对照,研究了天山北坡山地草甸草原围栏封育条件下土壤总有机碳、活性有机碳和碳库管理指数的变化特征。结果表明,封育8年后土壤活性有机碳和土壤总有机碳含量都得到提高,在0－5和20－40 cm土层显著高于放牧草地(P0.05)。总有机碳和活性有机碳均随土层的加深而减小,且放牧样地土壤更快地向稳定碳库转变。封育草地土壤碳库管理指数各土层均大于100,且随着土层加深而变高,表明围栏封育提高了土壤质量,进而改善了草地生态环境。     

不同管理措施对青海湖流域高寒草地土壤养分的影响

本文通过野外采样及室内分析比较了围栏封育(FE)、传统放牧(TG)和草灌结合(CGB)3种管理措施对青海湖流域高寒草地不同土层深度土壤养分的影响。结果表明：土壤有机质、速效氮磷和硝态氮含量在不同管理措施下均随土层深度的增加而降低(P<0.05);FE有机质含量均显著高于CGB和TG (P<0.05);不同管理措施对土壤全量养分含量影响较小,主要对0~10 cm土层全氮含量产生影响,该层中FE全氮含量显著高于CGB和TG;不同管理措施对土壤速效养分含量的影响较大,主要体现在0~10 cm和10~20 cm土层,均表现为FE土壤速效养分含量最高(P < 0.05)。综上,围栏封育更有利于青海湖流域土壤养分的固持和青海湖流域退化高寒草地的恢复。     

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。     

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(P0.05);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(P0.05)。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(P0.05);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(P0.05)。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(P0.05)。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。     

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。     

土地利用方式对陇中黄土高原土壤理化性状的影响

对陇中黄土高原至少50年传统耕作历史的农耕地和退耕20年的草地土壤理化性状进行了比较研究。结果表明,1)不同土地利用方式对土壤有机碳、全氮、速效磷、pH值和容重有显著影响。0~10 cm土层土壤有机碳含量草地显著高于农田,全氮含量差异不显著,20~100 cm土层有机碳和全氮农田高于草地(P<0.05);土壤全磷含量农田虽高于草地但无显著差异。土壤C/N除0~10 cm土层外,农田高于草地。在整个土壤剖面上,草地土壤pH值显著高于农田(P<0.05);除10~20 cm和底层土壤外,草地土壤容重也高于农田。2)草地土壤有机碳和全氮随土壤深度增加而降低,而农田土壤在0~30 cm土层随土壤深度的增加而增加,在30 cm土层以下与草地有相同趋势。草地土壤全磷含量各土层间没有显著差异,农田土壤全磷含量与土壤有机碳和全氮含量变化趋势一致;草地和农田土壤速效磷含量都呈减少趋势。土壤pH值随土壤深度的增加而增加。3)各样地土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷与土壤容重和土壤pH值之间呈极显著负相关,土壤容重与土壤pH值呈极显著正相关,土壤有机碳、全氮、全磷和速效磷之间也呈极显著正相关关系。     

不同利用方式对小针茅荒漠草原土壤活性有机碳的影响

通过围封、3个放牧梯度[0.50羊单位/hm²(G_0.50)、0.94羊单位/hm²(G_0.94)、1.25羊单位/hm²(G_1.25)]和开垦5种不同的处理条件下,对内蒙古小针茅荒漠草原土壤总有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳含量和土壤基本理化的影响开展野外监测试验。结果表明,1)不同利用方式下,小针茅荒漠草原土壤总有机碳、全氮、全磷、碳氮比均表现为围封>G_0.50>G_0.94>开垦>G_1.25。其中围封区的土壤有机碳含量、全氮含量显著高于G_0.94、G_1.25和开垦区(P<0.05),随着放牧强度的增加,土壤有机碳、全氮、全磷、碳氮比均呈现逐渐降低的趋势。2)开垦区和放牧区土壤表层(0~20 cm)水溶性有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳含量,均显著低于围封区(P<0.05);在放牧区,随着放牧强度的增加土壤活性有机碳含量均逐渐降低。3)围封4年后小针茅荒漠草原土壤活性有机碳占总有机碳的比例提高,放牧和开垦使活性有机碳的比例下降。其中,围封区的土壤微生物量碳比例显著高于G_0.94、G_1.25和开垦区(P<0.05),较G_0.50、G_0.94、G_1.25和开垦区分别增加了0.26,0.53,0.66和0.43个百分点。4)土壤总有机碳、水溶性有机碳、易氧化有机碳、微生物量碳含量均具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的正相关关系,土壤活性有机碳组分与土壤理化性质具有密切的关系。     

不同封育年限对宁夏荒漠草原土壤粒径及碳氮储量的影响

封育禁牧的时间效应已经成为科学和政府决策关注的焦点,研究以宁夏盐池县典型荒漠草原围封6、10、15年样地的围栏内外2种主要土壤类型——灰钙土和风沙土为研究对象,基于样线调查法及方差分析法,探究不同封育年限对荒漠草原颗粒组成及土壤碳氮储量的影响。结果表明:1)封育会导致灰钙土及风沙土土壤细颗粒含量增加,灰钙土封育6年样地土壤细颗粒较围栏外增加量最明显,后随封育年限的增加而呈现增幅减少的趋势;风沙土封育15年样地围栏内土壤细颗粒增加量高于封育6年样地。2)灰钙土及风沙土封育6年样地均表现为围栏内土壤碳氮(有机碳、全碳、全氮)含量高于围栏外,而围封10年及15年样地围栏内外土壤碳氮含量没有明显差异。3)灰钙土围封6年样地围栏内土壤碳氮比高于围栏外,而围封10年及15年样地无此规律,围封不会影响风沙土土壤碳氮比。围封可以有效使土壤颗粒细化,但不同土质对封育年限的响应有所差异,人工封育的最佳时间尺度应根据草原退化程度和草原不同土壤条件而定。     

封育草地与弃耕地土壤碳氮固持及固持速率动态

研究植被恢复对土壤碳氮动态的影响,对了解陆地生态系统碳氮循环,应对全球温室效应具有重要意义。本研究以黄土高原丘陵区封育草地和弃耕地为对象,分别以放牧草地和农田为参照,对比分析了封育14年草地和弃耕地0~300 cm土层土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(STN)储量、固持量及固持速率。结果表明,封育草地和弃耕地显著增加SOC储量,并且二者封育14年后SOC储量相同;在0~200 cm土壤中,封育14年草地与弃耕地STN储量相对于对照并无增加,0~300 cm土壤中,封育14年草地STN储量显著高于弃耕地(P<0.05);弃耕地SOC固持及固持速率显著高于封育草地,封育14年弃耕地SOC固持主要发生在0~140 cm表层土壤;0~100 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著高于封育草地,0~300 cm土壤弃耕地STN固持及固持速率显著低于封育草地。以上结果表明,封育和弃耕均可显著提高土壤碳储量,并未明显提升土壤氮储量,弃耕地有较高的SOC固持量及固持速率。     

不同利用方式下草地土壤碳积累及汇/源功能转换特征研究

土地利用变化是影响土壤碳储量的主要人为因素,准确掌握不同利用方式下土壤碳积累及汇/源功能转换特征,对预测土壤碳释放量趋势有着很重要的意义。为明确不同利用方式下草地土壤碳储量及碳汇/源功能的动态变化特征,以位于科尔沁沙地东南围封草地与放牧地为研究对象,采用有机碳密度法分析了0~30 cm土层有机碳储量及其在5-11月的变化规律。结果表明:围封草地土壤有机碳含量随着土层的加深呈递减的变化,放牧地土壤有机碳含量随着土层的加深不同土层间无显著差异。5-11月围封草地0~30 cm土层土壤有机碳密度变化为2.8~4.0 kg/m2,变幅为1.2 kg/m2。5-9月放牧地0~30 cm土层土壤有机碳密度变化为3.4~4.7 kg/m2,变幅为1.3 kg/m2。围封草地在5-8月为土壤碳源过程,8-9月为土壤碳汇过程,9-11月为土壤碳源过程。放牧地土壤碳库较稳定,无明显的碳汇/源的变化过程。合理的放牧利用有助于土壤碳的积累,减少碳释放。     

围封和放牧条件下高寒矮嵩草草甸土壤性质的比较

选取自2002年围封禁牧和持续冬季适度放牧两种处理下的高寒矮嵩草（Kobresia humilis）草地为研究对象,分别对其土壤呼吸速率、根系生物量、土壤含水量、土壤容重、土壤有机碳和全氮含量进行了比较分析。结果表明,持续冬季放牧条件下的土壤呼吸速率、根系生物量和土壤容重均高于围封禁牧的高寒草地,而土壤含水量、有机碳和全氮含量均显著低于围封草地。适度的放牧活动有利于地下生物量的积累,促进生物量向地下的转移,可以加速氮的矿化和土壤有机碳的分解,增加土壤的活性;适当的围封措施则可以保持土壤养分,避免土壤有机质流失。     

三峡库区不同土地利用方式下土壤养分含量特征研究

为了研究三峡库区不同土地利用方式下土壤有机质、pH值及土壤养分特征的变化,以重庆市开县竹溪镇选取4种不同的土地利用方式作为研究对象,依次为坡耕地(PG)、人工林(RG)、荒草地(HC)和经果林(JG),在每种土地利用方式上选取3块10 m×10 m样地,每块样地内采用“S”形布设采样,取0~20 cm土样,运用土壤化学分析方法测定土壤pH值、有机质以及氮磷钾等含量。研究结果表明,1)在4种不同土地利用方式下,有机质含量和土壤pH值显著差异,有机质含量情况:人工林(24.99±2.34 g/kg)>经果林(19.71±1.89 g/kg)>荒草地(13.72±1.79 g/kg)>坡耕地(10.20±0.69 g/kg),坡耕地土壤pH值最高达到7.19,人工林最低达到5.67。2)全氮含量范围为0.55~1.38 g/kg之间,人工林与其他3种土地利用方式的碱解氮含量差异显著,土壤全氮含量和有机碳的变化有极显著的正相关关系,4种土地利用方式下C/N没有显著的差异。3)全磷和全钾含量的变化趋势相同,全磷含量范围为0.41~0.59 g/kg之间,经果林全磷含量和人工林有显著差异,两种林地利用方式有效磷和速效钾含量差异不显著,但全钾含量差异显著,含量范围为3.73~21.43 g/kg之间。4)pH值与有机质含量、全氮含量、碱解氮含量极显著负相关,与速效钾显著负相关,与全磷、全钾显著正相关,有机质与全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量极显著正相关性。本研究结果对于在三峡库区采取合理的土地利用方式、施肥方式、土地利用结构调整以及保持和提高土壤肥力、土地生产力有极其重要的意义。     

玛曲高寒草地不同利用方式下土壤氮素含量特征

在玛曲高寒草地,选取不同利用方式下的围封5年的草地、轻度退化与人工修复草地、中度退化草地、重度退化黑土滩型草地、沙化草地以及栽培的燕麦草地为研究对象,分析其土壤氮素含量特征。结果表明,草地的开垦与退化使得可供植物利用的有机碳(SOC)、全氮、无机氮(NH₄⁺-N+NO₃^--N)与铵态氮含量明显降低,轻度退化与人工修复草地的SOC、无机氮及铵态氮含量均最高,分别为8.78g/kg,49.44mg/kg,42.71mg/kg;重度退化黑土滩型草地中硝态氮含量最高,达13.21mg/kg。土壤全氮及无机氮与有机碳之间呈显著正相关(P<0.01),土壤硝态氮及铵态氮与土壤全氮之间也均呈显著正相关(P<0.01),且均表现为线性关系;SOC是影响玛曲不同利用方式下草地土壤氮素含量的重要因素。     

不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化对枯落物添加的响应

为探讨不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化对枯落物添加的响应特征,选取未封育(GG)、封育5年(FG_5)、9年(FG_9)和12年(FG₁₂)的荒漠草原为研究对象,通过室内培养研究了添加牛枝子枯落物(N+S)、蒙古冰草枯落物(M+S)、短花针茅枯落物(D+S)和混合枯落物(H+S)对不同封育年限荒漠草原土壤有机碳矿化的影响。结果表明,1)枯落物添加显著提高了各封育年限草地土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,未封育和封育9年的草地以添加混合枯落物的累积矿化量最高,分别为13.81和15.80 mg·kg^-1;封育5年和12年的草地则以添加蒙古冰草枯落物的累积矿化量最高,分别达到15.04和13.47 mg·kg^-1。添加枯落物后各封育年限草地土壤有机碳的矿化大致可划分为3个阶段:0～6 d为迅速释放阶段(活性碳库),7～62 d为缓慢释放阶段(慢性碳库),63～76 d为稳定释放阶段(惰性碳库)。2)一级动力学方程能够较好地拟合土壤有机碳矿化动态(R^2=0.815～0.932),封育5年的草地土壤矿化潜势最高,为(8.834±0.382) mg·kg^-1。3)枯落物添加对各封育年限草地土壤有机碳矿化产生了正激发效应,以封育9年草地的激发效应最强。冗余分析(redundancy analysis,RDA)排序结果表明枯落物有机碳和全氮对土壤有机碳矿化有显著影响(F=15.314,P=0.002;F=8.669,P=0.008),累积解释量为70.87%。     

不同管理模式对干旱区草地土壤有机碳氮库的影响及其影响因素探究

土壤有机碳和全氮含量及其动态平衡过程是反映土壤质量和草地健康状况的重要指标,直接影响到草地土壤肥力和草地生产力。本研究对新疆阿勒泰地区禁牧草场、弃耕草地、天然草地3种管理模式下的土壤有机碳、全氮、土壤水分、团粒结构、pH、土壤容重等的分布特征,以及它们的关系进行分析后发现,3种管理模式下,土壤有机碳含量在010 cm、1030 cm和3050 cm土层间无显著差别(P>0.05),相反,土壤碳氮比、土壤全氮含量、土壤有机碳储量和全氮储量随土层深度增加显著增加(P<0.05);3种管理模式间,在010 cm、1030 cm和3050 cm土层,天然草地和禁牧草地的全氮和有机碳含量均高于弃耕草地,但对土壤碳氮比在3种草地管理模式间的差异不尽相同;不同管理方式下,在010 cm、1030 cm和3050 cm土层,禁牧草地的土壤电导率和pH均显著高于天然草地(P<0.05);在010 cm和3050 cm土层,禁牧草地的土壤含水量显著高于弃耕草地(P<0.05),禁牧草地与弃耕草地中间团聚体含量差异显著(P<0.05);含水量、大团聚体、中间团聚体、微团聚体、pH、电导率可以组成原因组,土壤全氮储量和土壤有机碳储量可以组成结果组,原因组对结果组的解释度高达75.70%;原因组中,土壤水分贡献率最高,土壤含水量对土壤水分-团粒结构起到主要决定作用。综合可知,土壤碳氮含量和储量在管理模式不同的草地间不同,土壤水分和土壤团粒结构是引起草地土壤碳氮库变化的主要原因。在土壤水分和团粒结构组成的原因组中,水分起主要的决定作用。