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土壤作为陆地生态系统最大的有机碳库,其有机碳库的微小变化就可能会显著改变大气CO2浓度,从而影响全球气候变暖的进程。土壤有机碳分解过程主要依赖于土壤微生物的活性,受温度、水分、气候、土壤质地、pH、CO2浓度等因素调控。近年来,随着研究的逐渐深入,发现激发效应也会显著影响土壤有机碳分解。激发效应是土壤中普遍存在的自然现象,主要发生在植物根际和凋落物周围,是根系分泌或凋落物分解所释放的可利用性碳通过激活微生物而强烈改变了根际和凋落物周边的土壤有机碳的分解速率。激发效应可以通过影响微生物分解作用从而改变土壤有机碳库的大小,进而影响碳循环及全球变化的进程。 内蒙古温带草原是我国重要的草原地区之一,其中,围封、割草和放牧是人类在草原管理实践中施加于草原的主要干扰类型,对草原生态过程会产生重要的影响。 本研究中,本文以内蒙古呼伦贝尔针茅草、羊草草原和锡林郭勒羊草草原放牧与围封样地为研究对象,开展了2个实验:实验一在内蒙古呼伦贝尔温带羊草草原上的放牧和围封样地上施加15N标记的(NH4)2SO4和KNO3溶液,通过遮阴和移除地上叶片(刈割)调控根系分泌物输入量来改变根际激发效应,原位条件下定性研究根际激发效应对温带草原上植物氮素获取的影响;实验二采集内蒙古呼伦贝尔针茅草和羊草草原和锡林郭勒羊草草原放牧与围封样地的土壤,通过添加不同剂量的13C标记的葡萄糖,模拟根系分泌物的输入定量研究了放牧和围封样地土壤激发效应的差异。 主要的实验结果和结论如下: 1、放牧条件下,由于物种组成的改变促使耐牧植物将更多的碳分配到地下,增加根系分泌物的分泌,在一定程度上促进了根际激发效应,增加了植物对可利用性氮的获取。 2、剪草和遮荫通过影响植物光合作用而减少根系分泌物的释放,从而降低根际激发效应,减少了植物对可利用性氮的利用。 3、模拟根系分泌物的输入研究发现,添加可利用性葡萄糖后,温带草原土壤有机碳分解加快,产生正的激发效应,且较高葡萄糖输入诱发了更强的激发效应。放牧与围封对温带草原土壤激发效应的影响依赖于草原类型和围封年限。 以上研究结果表明,根系分泌物等外源性有机物质输入能加速温带草原土壤有机碳分解,增强植物氮素获取能力,放牧有增加土壤激发效应的趋势,以上结果有助于我们更好地理解草地生态系统碳循环过程。