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土壤呼吸是地球物质循环变化的重要组成部分,其参与调控大气中CO2的浓度并直接影响气候变化。中国草地碳储量在全球碳循环中有重要作用,在应对全球气候变化中占有重要地位。研究放牧、割草、围封不同利用方式下内蒙古羊草(Leymus chinensis)典型草原土壤呼吸各组成要素(根、土壤微生物)的呼吸水平和土壤微生物群落结构特征,揭示不同利用方式下土壤微生物呼吸变化对土壤呼吸产生的生态学效应,探讨不同利用方式下羊草典型草原土壤呼吸的响应机制,不仅有利于增加我们对于这一独特生态机制的理论知识,而且对于提高羊草草原区科学应对气候变化能力和草原管理能力具有现实意义。
本研究在内蒙古锡林郭勒典型草原区开展,选择以羊草为建群种的典型草原植被类型,试验从2000年开始,设置放牧(G,grazing)、割草(M,mowing)、围封(E,enclosure)3种不同利用方式。在测定植被群落特征和土壤理化性状的基础上,开展放牧、割草、围封利用下土壤呼吸及土壤微生物特征的研究,分析不同利用方式对典型草原土壤、植被和微生物的影响,尤其是生态系统土壤碳平衡的影响。主要研究结论如下:
1.放牧、割草、围封影响了羊草典型草原土壤CO2排放,与放牧相比割草和围封增加了羊草典型草原土壤呼吸速率,而放牧延缓了羊草典型草原土壤呼吸速率。割草利用下典型草原CO2累积排放量最高,CO2累积排放量排序为割草11301.9Kg·C·hm-2·a-1>围封10055.3Kg·C·hm-2·a-1>放牧7526.247Kg·C·hm-2·a-1。
2.羊草典型草原土壤根呼吸占土壤总呼吸的38.25-42.50%,土壤微生物呼吸占土壤总呼吸的57.50-61.75%。
3.相对于割草和放牧处理,围封增加了典型草原土壤呼吸的温度敏感性(Q10);相对于割草和围封处理,放牧利用增加了典型草原土壤微生物呼吸的温度敏感性;相对于放牧和围封处理,割草利用增加了典型草原根呼吸的温度敏感性。
4.土壤因子、气候因子、微生物因子、植被因子对土壤呼吸的解释度依次减小,土壤因子中土壤容重、pH、土壤含氮量对土壤呼吸影响显著(P<0.05)。
5.长期(15年)放牧、割草、围封改变了典型草原土壤微生物群落结构,围封下细菌和真菌在属水平上丰富度最高,放牧利用显著降低(P<0.05)了典型草原土壤真菌群落生物量及物种丰富度。
6.放牧、割草、围封下的典型草原土壤碳输入的主要来源为植被地下生物量碳,土壤有机碳密度占土壤碳储量的97%,不同利用方式下羊草典型草原土壤有机碳密度无差异(P>0.05),与割草、围封利用相比,放牧利用削弱了土壤CO2排放能力,减少了典型草原碳输出。因此适度放牧不仅可以增加草原物质循环,而且可以提高草原生产力,是发展低碳高效草牧业的重要方式。
本研究在内蒙古锡林郭勒典型草原区开展,选择以羊草为建群种的典型草原植被类型,试验从2000年开始,设置放牧(G,grazing)、割草(M,mowing)、围封(E,enclosure)3种不同利用方式。在测定植被群落特征和土壤理化性状的基础上,开展放牧、割草、围封利用下土壤呼吸及土壤微生物特征的研究,分析不同利用方式对典型草原土壤、植被和微生物的影响,尤其是生态系统土壤碳平衡的影响。主要研究结论如下:
1.放牧、割草、围封影响了羊草典型草原土壤CO2排放,与放牧相比割草和围封增加了羊草典型草原土壤呼吸速率,而放牧延缓了羊草典型草原土壤呼吸速率。割草利用下典型草原CO2累积排放量最高,CO2累积排放量排序为割草11301.9Kg·C·hm-2·a-1>围封10055.3Kg·C·hm-2·a-1>放牧7526.247Kg·C·hm-2·a-1。
2.羊草典型草原土壤根呼吸占土壤总呼吸的38.25-42.50%,土壤微生物呼吸占土壤总呼吸的57.50-61.75%。
3.相对于割草和放牧处理,围封增加了典型草原土壤呼吸的温度敏感性(Q10);相对于割草和围封处理,放牧利用增加了典型草原土壤微生物呼吸的温度敏感性;相对于放牧和围封处理,割草利用增加了典型草原根呼吸的温度敏感性。
4.土壤因子、气候因子、微生物因子、植被因子对土壤呼吸的解释度依次减小,土壤因子中土壤容重、pH、土壤含氮量对土壤呼吸影响显著(P<0.05)。
5.长期(15年)放牧、割草、围封改变了典型草原土壤微生物群落结构,围封下细菌和真菌在属水平上丰富度最高,放牧利用显著降低(P<0.05)了典型草原土壤真菌群落生物量及物种丰富度。
6.放牧、割草、围封下的典型草原土壤碳输入的主要来源为植被地下生物量碳,土壤有机碳密度占土壤碳储量的97%,不同利用方式下羊草典型草原土壤有机碳密度无差异(P>0.05),与割草、围封利用相比,放牧利用削弱了土壤CO2排放能力,减少了典型草原碳输出。因此适度放牧不仅可以增加草原物质循环,而且可以提高草原生产力,是发展低碳高效草牧业的重要方式。