季节轮牧对高寒草甸土壤和生态系统呼吸的影响

• 作 者: 崔树娟
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 高寒草甸 草原生态 牧场经营 季节轮牧

青藏高原作为世界第三极，其高寒草甸生态系统的脆弱性及对气候变化响应的敏感性使得该地区成为全球变化研究的典型区域之一。已有的研究表明，放牧活动是青藏高原高寒草甸的最重要利用方式，重度或过度放牧已经导致了高寒草甸生态系统的退化。因此，如何才能维持高寒草甸生态系统的稳定性就成为草地畜牧业可持续发展的关键科学问题。大量的国内外研究表明，适度放牧导致最高的植物多样性和生产力，由此得出适度放牧可以维持草地生态系统的相对稳定。然而，关于适度放牧对草地土壤和生态系统呼吸影响的研究却很少。为此，我们设计了本试验，本研究在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站进行，以青藏高原高寒矮嵩草草甸生态系统作为研究对象，设计了三个处理:不放牧(No Grazing，NG)、夏季放牧(Summer Grazing，SG)和冬季放牧(Winter Grazing，WG)，每次放牧的牧草利用率基本都处在35-60％之间，为中度偏轻放牧，每个处理设置三个重复。　　本研究主要内容包括：⑴2007-2013年的实验结果发现，与不放牧相比，夏季放牧与冬季放牧显著降低了高寒草甸植物群落的地上现存生物量达44.5和12.5％;但夏季放牧较不放牧处理增加了地上净初级生产力的14.7％;与不放牧相比，夏季放牧与冬季放牧分别增加了地下生物量的18.5和20.5％。⑵2009-2013年5年的研究结果表明，适度的夏季放牧与冬季放牧均较不放牧显著地提高了土壤呼吸速率（6.3和12.7％）;但7年(2007-2013)的研究结果表明，不放牧、夏季放牧和冬季放牧三种处理下的生态系统呼吸速率的平均水平分别为724.42、726.92和746.02 mg CO2.m-2.h-1，三种处理下的生态系统呼吸速率均无显著差异。⑶土壤温度和地下生物量是影响土壤呼吸的主要因素。2009-2013年不放牧、夏季放牧和冬季放牧这三种处理下的生长季土壤呼吸与地下生物量、土壤温度均呈显著正线性相关关系。而土壤温度与地上现存量是影响高寒草甸生态系统呼吸的重要因素。2009-2013年三种处理下的生态系统呼吸与土壤温度均呈显著线性正相关。不放牧和冬季放牧处理下的季节平均生态系统呼吸与地上现存生物量之间呈显著的线性正相关关系，而夏季放牧处理下的季节平均生态系统呼吸与地上现存生物量没有显著的相关关系。⑷总体上，适度的季节轮牧能够维持高寒草甸生态系统的生产力并且不会造成CO2排放的增加，因此有利于当地畜牧业生产及草地生态环境的可持续发展。