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祁连山草地管理方式变化对土壤有机碳、氮库的影响

曹静娟  
【摘要】:祁连山草地资源丰富、草地类型广泛,是我国西北地区重要的牧业基地。近半个世纪以来,祁连山草地管理方式发生了许多变化,尤其在祁连山北坡的农牧交错区,主要表现为退化草地的围栏,草地开垦,已垦草地的弃耕和退耕还草等。本研究以祁连山北坡东段、中段和西段地区代表性草地类型主要的管理变化方式为研究对象,调查和分析了不同草地管理方式对土壤有机碳、氮库的影响,以期为该地区草地及土壤碳库管理提供参考依据。通过研究获得了以下主要结果: 1、围栏封育,可以优化草地群落结构,明显提高草地土壤有机碳、氮库含量。祁连山东段的高寒金露梅(Dasiphora fruticosa)灌丛草甸,在围栏封育近10年后,植被群落结构发生变化,土壤有机碳、全氮量分别显著增加了13-48%、13-37%;土壤有机碳、全氮储量(0-30cm)显著增加了17%、16%。祁连山东段的高寒草甸围栏8年(结合休牧措施),植被盖度显著提高,地上生物量显著提高近一倍,针茅(Stipa capillata)和垂穗披碱草(Elymus nutans)逐渐成为优势物种。围栏使高寒草甸土壤有机碳、全氮含量显著提高了16-31%,15-21%;土壤有机碳、全氮储量(0-30cm)显著增加了17%,17%。祁连山西段的荒漠草原,围栏6年后,草地植被盖度、地上生物量均有提高,土壤有机碳、全氮储量显著提高了7%,16 %。围栏封育对祁连山东、西段不同草地类型的影响效果有异,东段的高寒灌丛草甸和高寒草甸的围封效果要优于西段的荒漠草原。 2、开垦对草地土壤机碳、氮库的影响显著。祁连山东段的高寒草甸开垦为人工草地10后,土壤有机碳、全氮含量分别降低了8~(-1)9%,4~(-1)7%;土壤有机碳、全氮储量(0-30cm)显著降低了6%,5%。高寒草甸开垦种植30年的大麦耕地,有机碳、全氮含量分别显著下降了43-51%,37-46%;土壤有机碳、全氮储量(0-30cm)显著降低了50%,42%。中段温性草原开垦30年,土壤有机碳、全氮含量显著降低了30-66%,42-58%。与以上两种草地类型开垦结果不同,西段荒漠草原开垦种植人工草地(沙打旺、苜蓿),则表现为可以明显提高土壤有机碳、氮含量。荒漠草地种植2年的沙打旺后土壤有机碳、氮储量(0-30cm)分别显著提高了44%,26%;种植苜蓿4年草地则显著提高了93%,73%。在荒漠草原的特定区域(具有种植人工草地条件),建植人工草地是改善土壤质量的有效措施。 3、祁连山中段的高寒草原开垦为耕地后弃耕3年,土壤有机碳、全氮含量增加了17-23%,4-9%;弃耕10年后,分别显著增加了23-34%,9-20%。燕麦地弃耕10年,土壤有机碳、氮储量的平均增长速率分别达到5.21 Mg ha~(-1) a~(-1),0.28 Mg ha~(-1) a~(-1)。被开垦的高寒草原,通过弃耕实现草地植被自然恢复,可以有效实现草地土壤碳、氮库的积累。 4、祁连山中段开垦的温性草原,经退耕种植多年生牧草—苜蓿7年后,土壤有机碳、全氮含量分别显著提高了63~(-1)18%,23-49%。土壤有机碳、全氮储量的增长速率分别为4.31 Mg ha~(-1) a~(-1),0.19Mg ha~(-1) a~(-1)。实施“退耕还草”是提高中祁连山地区已垦草地土壤质量的有效措施。 5、研究数据表明,土壤微生物量碳、微生物量氮、轻组有机碳等活性指标与土壤有机碳、全氮均呈显著正相关关系,变化幅度明显高于有机碳及全氮含量的变化,可作为衡量草地管理方式影响土壤有机碳、氮库变化的早期指标。


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