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《中国科学院研究生院(植物研究所)》 2006年
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开垦和放牧对内蒙古草原土壤碳库和温室气体通量的影响

马秀枝  
【摘要】: 本文采用野外观测和室内测定相结合的方法,研究了内蒙古草原两种主要的土地利用方式(开垦和放牧)对土壤碳库和温室气体通量的影响,结果如下: 1.内蒙古草甸草原开垦后30年后,与天然草原相比,在休闲年份0~20 cm土壤有机碳和土壤微生物量碳含量均没有显著下降,但开垦导致土壤易分解碳下降了24%。土壤易氧化碳受季节性水热因子的驱动,表现出明显的季节变化动态。因此,土壤易分解碳的较土壤碳库的其他组分对开垦更敏感,是表征土壤管理措施引起有机质变化的一个重要指标。 草原开垦后,土壤-植物系统氧化大气甲烷的能力明显提高,农田和天然草原CH_4平均吸收通量分别是48.9和29.0μg C m-2 h-1,开垦后增加了1.7倍。开垦没有改变CH_4吸收通量“夏季高秋季低”的季节变化规律(由降水决定);开垦使N_2O的平均释放通量增加了47%,农田和天然草原N_2O平均吸收通量分别是56.6和38.6 ugN m-2 h-1;开垦同时也增大了通量的变异幅度;但没有改变N_2O季节变化规律,只是出现高峰的时间较天然草原推后约10天左右。 2.开垦后的农田土壤在模拟添加厩肥后,刺激了土壤微生物的呼吸代谢,使CO_2的释放量增加了5-7倍。试验期间总体排放的CO_2中,约60%来源于羊粪,40%来源于土壤。两种土壤即羊草顶级草原土壤(高碳高氮)和冷蒿-小禾草退化草原土壤(低碳低氮),在CO_2的释放总量和释放比例上都没有显著性差异。添加厩肥均造成两种土壤碳库的净碳损失,并且退化草原土壤(7.0%)的土壤净碳损失要大于羊草草原(2.6%)。说明与开垦后的高C土壤相比,在已经退化草原的低C土壤上施厩肥将趋向于土壤更大的净碳损失。 3.自由放牧22年后,羊草草原0~10 cm土壤有机碳、微生物量碳和易分解碳分别下降了14.1%、27.9%和22.0%;大针茅草原0~5 cm土壤有机碳和微生物量碳分别下降了27.6%和38.2%。两类草原土壤碳组分的季节变化受水热因子的驱动,大针茅草原季节波动出现高峰的时间较羊草草原迟。土壤微生物量
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