沙漠化对科尔沁沙质草地生态系统碳氮储量的影响

通过野外调查,研究了沙漠化对科尔沁沙质草地生态系统碳、氮储量的影响.结果表明:沙漠化对草地碳、氮含量和储量具有显著影响,随着草地沙漠化的进程,草地碳、氮含量和储量明显下降.与非沙漠化草地相比,轻度、中度、重度和严重沙漠化草地0～100cm深土壤有机碳和全氮含量分别下降了56.06%和48.72%、78.43%和74.36%、88.95%和84.62%、91.64%和84.62%,植物组分中的碳、氮含量分别下降了8.61%和6.43%、0.05%和25.71%、2.58%和27.14%、8.61%和27.86%;轻度、中度、重度和严重沙漠化草地地上植物组分中的碳、氮储量分别下降了25.08%和27.62%、30.90%和46.55%、73.84%和80.62%、90.89%和87.31%,0～100cm深地下植物组分中碳和全氮储量分别下降了50.95%和43.38%、75.19%和71.04%、86.76%和81.48%、91.17%和83.17%.2000年科尔沁沙地沙漠化草地总面积为30152.7km2,因沙漠化损失的碳、氮总储量高达107.53和9.97Mt.草地碳、氮含量的下降主要源于风蚀过程中土壤细颗粒的损失.土壤的粗化和贫瘠化最终导致了植物和凋落物中碳、氮储量的明显下降.     

江河源区高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸植物和土壤碳、氮储量对覆被变化的响应

以青海省果洛州藏族自治州甘德县青珍乡高山嵩草Kobresia pygmaea草甸轻度退化草地和重度退化草地为研究对象,通过植物地上部分主要功能群(禾草类、杂类草、莎草类)、植物根系和土壤碳、氮浓度及储量动态研究,结果表明:高寒小嵩草草甸轻度退化草地地上部分主要功能群碳、氮浓度和C ∶ N比值明显高于重度退化草地的浓度.同一草地类型主要功能群比较,碳、氮浓度依次为杂类草>禾草类>莎草类;植物地上部分的碳、氮浓度明显高于地下根系的碳、氮浓度.重度退化草地植物根系碳、氮浓度高于轻度退化草地植物根系碳、氮浓度.重度退化草地土壤总有机碳浓度显著低于轻度退化草地土壤总有机碳浓度,随着土层的加深碳、氮浓度有减少的趋势.江河源区高山嵩草草甸的土壤有机碳、氮储量最大,植物根系碳、氮储量居中,植物地上部分碳、氮储量最小.重度退化草地总有机碳储量(13554.3 g/m2)较轻度退化草地储量(14669.2 g/m2)下降7.60%.其中,0～40cm土壤层碳储量下降4.10%,植物根系碳储量下降59.97%,植物地上部分碳储量下降15.39%;重度退化草地总氮储量(3780.6 g/m2)较轻度退化草地储量(3352.7 g/m2)高12.76%,其中,0～40cm土壤中总氮储量高13.07%,植物根系全氮储量下降55.09%,植物地上部分全氮下降16.00%.由于草地退化损失有机碳11149 kg/hm2,而全氮增加4278 kg/hm2.     

三江源地区主要草地类型土壤碳氮沿海拔变化特征及其影响因素

 以三江源地区主要草地类型为研究对象,分析了不同草地类型土壤有机碳和全氮的变化特征及其与环境因子、土壤特征等的相互关系。结果表明：沿着海拔的逐渐升高,土壤有机碳和全氮含量均呈现出 “V"字形变化规律,即土壤有机碳氮含量在海拔最高处（5 120 m ）和最低处（4 176 m）比较高,而在中间海拔梯度较低,土壤有机碳与全氮含量极显著相 关（r= 0.905）且高寒草甸土壤碳、氮含量高于高山草原土壤碳、氮含量;土壤中有机碳含量和全氮含量均随着土壤含水量的增加而增加,偏相关分析结果表明：对0～30 cm土层中土壤有机碳和土壤全氮影响最大的是土壤含水量,偏相关系数为0.946 5、0.905 9（p<0.01）;土壤有机碳含量和全氮含量与植被盖度和草地生产力存在正相关趋势;土壤有机碳含量和全氮含量与土壤pH值和全盐量存在负相关趋势。     

土地利用方式对黑土剖面有机碳分布及碳储量的影响

以典型黑土区29年长期定位试验处理下的土壤为对象,研究了农田、裸地、自然草地和落叶松林地4种土地利用方式下土壤剖面(0~200 cm)有机碳及碳储量的分布特征.结果表明:不同土地利用方式下表层(0~10 cm)土壤有机碳含量差异最大,表现为草地>农田>林地>裸地.农田10~120 cm各土层有机碳含量均低于草地、林地和裸地.与农田相比,自然草地对土壤有机碳提升作用明显,其0~60 cm各层土壤有机碳含量均显著高于农田;裸地表层(0~10 cm)土壤有机碳含量显著低于农田;落叶松林地0~20 cm有机碳含量与农田相比无明显变化,但其20~140 cm土层有机碳含量均高于农田.土壤剖面有机碳含量与p H值、容重、粉粒和粘粒含量呈显著负相关,与全氮和砂粒含量呈显著正相关.农田0~200 cm剖面有机碳储量显著低于其他3种利用方式,分别比草地、裸地和林地低13.6%、11.4%和10.9%.农田黑土在增加碳储量及改善环境方面具有很大潜力.     

我国北方草原沙漠化过程中土壤碳、氮变化规律研究

对内蒙古锡林郭勒盟多伦县境内75个样点土壤质地、全碳、全氮的测定和地上植被状况分析结果表明,草原沙漠化过程不同阶段的变化体现在土壤氮、碳、粘粒含量的有规律变化,土壤氮、碳含量减少、质地变粗;土壤氮、碳含量与粘粒含量间呈显著相关性,氮含量与粘粒含量间的相关系数(0．901)分别大于碳、氮含量间的相关系数(0．627)和碳含量与粘粒含量间的相关系数(0．642)．土壤中粘粒含量显著减少．土壤中氮元素的衰减比碳元素明显;沙质草原沙漠化不同阶段的C／N比呈现增加的趋势．     

沙化草地恢复过程中土壤有机碳物理组分和全氮含量的变化

以宁夏中北部盐池县不同恢复阶段的沙化草地(流动沙地、半固定沙地、固定沙地和荒漠草地)土壤为研究对象,分析土壤粗砂粒有机碳、细砂粒有机碳、粘粉粒有机碳、重组有机碳、轻组有机碳和土壤全氮的变异特征,探讨沙化草地恢复过程中土壤有机碳变化机制。结果显示:(1)荒漠草地、固定沙地、半固定沙地0~30cm土层土壤,粗砂粒有机碳、细砂粒有机碳和粘粉粒有机碳含量分别比流动沙地增加了67.7%、69.8%、212.1%和48.8%、35.3%、99.9%以及33.6%、23.0%、48.9%。(2)随着沙化草地不同程度的恢复,轻组有机碳含量、分配比例和重组有机碳含量均表现为流动沙地半固定沙地固定沙地荒漠草地;重组有机碳分配比例随沙化草地恢复程度的升高呈降低趋势。(3)土壤细砂粒、粘粉粒、重组有机碳、轻组有机碳、粗砂粒有机碳、细砂粒有机碳、粘粉粒有机碳含量与土壤有机碳、土壤全氮含量均呈显著正相关关系,与粗砂粒含量均呈显著负相关关系。研究表明,轻组有机碳和粘粉粒有机碳含量对土壤有机碳的影响最大,轻组有机碳、重组有机碳、粗砂粒有机碳和粘粉粒有机碳对土壤全氮的影响最大,表明沙化草地的恢复有利于减小土壤侵蚀,改善土壤结构与质量。     

不同放牧梯度下呼伦贝尔草甸草原土壤碳氮变化及固碳效应

放牧是内蒙古呼伦贝尔草甸草原主要的利用方式,弄清放牧情况下草地土壤碳氮变化和固碳效应,将为我国内蒙古地区草地碳汇管理提供重要的科学依据。通过小区控制放牧实验(放牧梯度0.00,0.23,0.34,0.46,0.69,0.92Au/hm2),探讨了不同放牧梯度下土壤碳氮变化及固碳效应,实验结果表明:放牧梯度对土壤碳氮含量、土壤碳氮贮量的变化有明显的影响,0—30 cm土层碳氮贮量随着放牧梯度增加呈显著的线性下降趋势。随着放牧时间的延续,轻度放牧利于提高草地的土壤有机碳密度和碳固持潜力,重度放牧显著降低了土壤碳氮含量、碳氮贮量和碳氮固持潜力。不同放牧梯度下土壤碳氮含量和碳氮贮量具有明显的垂直分布特征,随着土壤深度的增加土壤碳氮含量、碳氮贮量均呈明显的下降趋势。轻度放牧草地表现为碳固持,重度放草地表现为碳流失,对呼伦贝尔羊草草甸草原而言,土壤碳固持/碳流失的转化阈值为0.46Au/hm2,通过合理控制放牧梯度能够达到增加草地土壤固碳潜力,实现碳增汇的目的。     

草地退化对三江源国家公园高寒草甸表层土壤有机碳、全氮、全磷的空间驱动

草地退化显著削弱了三江源高寒草甸的土壤肥力及生态承载功能,但空间尺度上的驱动强度和环境调控尚不清晰。在2020年7—8月,基于三江源国家公园高寒草甸典型分布区原生植被和退化植被的60个配对采样,研究表层(0—30 cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量对草地退化的空间响应特征。三江源国家公园高寒草甸原生植被SOC和TN含量分别为(2.45±2.05)%(平均值±标准差,下同)和(0.25±0.20)%,配对样本t-检验的结果表明草地退化导致SOC和TN分别极显著(P<0.001)下降了44.0%和35.6%。TP对草地退化无显著响应(P=0.22)。原生植被的土壤C∶N∶P平均为59.6∶6.2∶1.0,草地退化导致化学计量值平均下降28.3%。一般线性模型的结果表明草地退化对SOC和TN及土壤生态化学计量特征的空间降低强度主要取决于纬度和海拔(P<0.01),与经度和土壤深度关系较弱(P>0.30),即低纬度高海拔的高寒草甸响应相对强烈。草地退化导致三江源国家公园高寒草甸土壤碳氮损失严重,降低了土壤生态化学计量。研究结果可为三江源退化高寒草甸土壤...     

江河源区高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸植物和土壤碳、氮储量对覆被变化的响应

以青海省果洛州藏族自治州甘德县青珍乡高山嵩草Kobresia pygmaea草甸轻度退化草地和重度退化草地为研究对象，通过植物地上部分主要功能群（禾草类、杂类草、莎草类）、植物根系和土壤碳、氮浓度及储量动态研究，结果表明：高寒小嵩草草甸轻度退化草地地上部分主要功能群碳、氮浓度和C∶N比值明显高于重度退化草地的浓度。同一草地类型主要功能群比较，碳、氮浓度依次为杂类草>禾草类>莎草类；植物地上部分的碳、氮浓度明显高于地下根系的碳、氮浓度。重度退化草地植物根系碳、氮浓度高于轻度退化草地植物根系碳、氮浓度。重度退化草地土壤总有机碳浓度显著低于轻度退化草地土壤总有机碳浓度，随着土层的加深碳、氮浓度有减少的趋势。江河源区高山嵩草草甸的土壤有机碳、氮储量最大，植物根系碳、氮储量居中，植物地上部分碳、氮储量最小。重度退化草地总有机碳储量（13554.3 g/m2）较轻度退化草地储量（14669.2 g/m2）下降7.60%。其中，0～40cm土壤层碳储量下降4.10%，植物根系碳储量下降59.97%，植物地上部分碳储量下降15.39%；重度退化草地总氮储量（3780.6 g/m2）较轻度退化草地储量（3352.7 g/m2）高12.76%，其中，0～40cm土壤中总氮储量高13.07%，植物根系全氮储量下降5509%，植物地上部分全氮下降16.00%。由于草地退化损失有机碳11149 kg/hm2，而全氮增加4278 kg/hm2。     

不同施肥措施下亚热带稻田土壤碳、氮演变特征及其耦合关系

在湖南省稻田生态系统长期定位监测点研究了不同施肥措施下稻田土壤碳、氮演变及其耦合特征.结果表明：1986—2003年，无肥处理（对照，CK）稻田土壤有机碳和全氮含量略呈下降趋势；化肥（NPK）处理有机碳和全氮含量基本保持稳定，而有机 无机肥配施处理有机碳和全氮含量均呈增加趋势.与对照相比，化肥处理的土壤有机碳和全氮含量分别提高13%和18%，低量有机肥（LOM）处理分别提高54%和45%，高量有机肥（HOM）处理分别提高89%和67%.统计分析表明，土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关（P<0.01）.稻田土壤C/N为8.5～12.9，多数分布在10左右.研究表明，有机-无机肥配合施用能在一定程度上促进稻田土壤碳、氮的固定与积累；稻田土壤碳、氮具有较好的耦合关系.     

沙化草地土壤碳氮磷化学计量特征及其对植被生产力和多样性的影响

沙化草地土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征及其对植被生产力与多样性的影响对于认识草地沙漠化过程中土壤与植被的互馈关系,以及沙漠化发展的生态学机理具有重要的意义。通过对科尔沁沙地75个沙化样地的野外调查,研究了科尔沁沙地不同程度沙化草地的表层土壤C、N、P化学计量特征及其与生产力和多样性的相关关系。结果表明:1)科尔沁沙地沙化草地表层土壤具有较低的有机C、全N、全P含量及C∶N、N∶P和C∶P,平均值分别为1.39 mg/g、0.117 mg/g、0.079 mg/g和7.50、2.22、16.91;草地沙漠化过程中,土壤有机C、全N、全P含量显著降低的同时,C∶N、N∶P和C∶P亦显著降低,表明土壤有机C、全N、全P在沙漠化过程中的损失是不同步的;2)科尔沁沙地沙化草地表层土壤有机C、全N、全P元素间均呈显著正相关,具有一定的耦合关系,且土壤有机C和全P间的耦合关系不随沙漠化的发展而发生改变;3)草地沙化过程中,土壤养分的损失限制着草地生产力,而土壤N∶P较全N、全P含量更能反映土壤养分对生产力的限制作用;4)沙化草地土壤全N含量与物种丰富度间具有显著正相关关系,而土壤全P含量与其无显著相关性;多样性指数与全N、全P含量间均具有显著正相关关系;相对于土壤全N、全P含量,N∶P能更好地反映养分平衡对物种多样性的影响作用。     

科尔沁沙地农田沙漠化演变中土壤颗粒分形特征

研究了科尔沁沙地农田沙漠化过程中土壤的粗粒化和养分的贫瘠化特征 ,土壤颗粒分形维数的变化特征 ,以及分形维数与土壤性状的关系。结果表明 :土壤沙粒含量越高 ,土壤分形维数越低 ,表征农田沙漠化程度越高 ;土壤颗粒分形维数与土壤有机 C、全 N、粘粉粒含量之间存在显著的线性关系。说明分形维数能很好地表征农田沙漠化演变中土壤结构和养分状况以及沙漠化的程度 ,可作为评价土壤沙漠化演变的一项综合性定量指标。     

Effectiveness of sand-fixing measures on desert land restoration in Kerqin Sandy Land,northern China

In the semi-arid Kerqin Sandy Land of north China, land desertification and frequent sand storms in the spring strongly affect the growth of grassland vegetation and crops, and give rise to large reductions in yield as a result of wind erosion and sand dune movement. To bring desertification under control and reduce its influence on grassland and farmlands, many measures have been developed and implemented for stabilizing mobile sand dunes and restoring desertified grasslands. This study was conducted from 1996 to 2003 to evaluate the effectiveness of desert land restoration after implementation of sand-fixing measures. The results showed that construction of straw checkerboards and planting of shrub seedlings significantly enhances topsoil development on the dune surface, increasing silt and clay content and facilitating accumulation of soil carbon and total N, as well as accelerating an increase in plant diversity, vegetation cover and plant density. These findings suggest that using straw checkerboards and planting shrubs are successful methods for mobile sand dune stabilization and desertified grassland restoration in semiarid regions. The mechanism creating these changes is a reduction in wind erosion and improvement of the soil environment for plants. In addition, our results showed that construction of straw checkerboards was slightly more effective in vegetation and soil restoration in comparison with planting shrub seedlings, especially at the primary stage.     

土壤有机碳动态:风蚀效应

土壤风蚀是引起土壤退化最广泛的形式和原因之一。土壤风蚀对土壤碳动态的影响机制一方面是土壤风蚀引起土壤退化使土壤生产力下降,输入土壤的碳数量减少;另一方面是富含有机碳的细粒物质直接移出系统。风蚀土壤碳的去向包括:(1)就近沉积,(2)沉积于水渠和河流,输入水体;(3)以粉尘形式运移,在远离风蚀区的地域沉积;(4)氧化释放至大气。风蚀引起土壤碳的迁移和沉积不仅导致土壤有机碳在地域间的再分布,使土壤性状的空间异质性增加,也显著改变了土壤系统中碳矿化的生物学过程。土壤有机碳的保持可以促进团聚体的形成,使土壤物理稳定性增加,减缓风蚀。对易风蚀土地进行退耕还林还草、实行保护性耕作等措施可以有效增加土壤碳的固存。     

土壤非保护性有机碳对荒漠草原沙漠化的响应

沙化草地的恢复与重建是干旱半干旱区生态建设的重要内容,分析荒漠草原沙漠化过程中土壤非保护性有机碳分配比例的变异规律对于探讨沙化草地恢复机制具有重要的理论价值。以干旱、半干旱地区荒漠草原不同沙化阶段的土壤为研究对象,分析土壤粗颗粒有机碳、细颗粒有机碳、轻组有机碳含量和分配比例的分布特征、土壤非保护性有机碳转化为保护性有机碳的速率。结果表明:荒漠草原发生逆向演替后,土壤细颗粒有碳含量和分配比例表现为固定沙地荒漠草地半固定沙地流动沙地;粗颗粒有机碳含量表现为荒漠草地半固定沙地流动沙地固定沙地,粗颗粒有机碳分配比例表现为流动沙地半固定沙地荒漠草地固定沙地;轻组有机碳含量和分配比例递减。颗粒有机碳、轻组有机碳、土壤有机碳对草地沙漠化的敏感性不同,颗粒有机碳较轻组有机碳和土壤有机碳敏感性强,其中细颗粒有机碳较粗颗粒有机碳敏感性强。随着草地沙漠化程度的增强土壤非保护性有机碳分配比例呈下降趋势,表明草地沙漠化降低土壤质量。荒漠草地退化至流动沙地土壤非保护性有机碳转化为保护性有机碳的速率整体呈上升趋势。     

科尔沁沙地“山水林田湖草沙”一体化治理原理及实施重点

“山水林田湖草沙”一体化治理现已成为干旱区生态环境建设的重要理念,目前虽已有部分重大工程项目在沙区实施,但一体化治理的科学与技术原理尚不清晰,仍未在这些工程中充分体现。鉴于此,本文就科尔沁沙地一体化治理的挑战、科学原理、技术原理与实施重点进行了论述。在科尔沁沙地,林-田、林-林、林-水、田-水、林-草、沙-水、田-草等要素关系尚不很协调,导致资源失衡、服务功能低下。进行一体化治理应遵循风沙运动规律、草地界面理论、水资源平衡理论、生物多样性维持理论、景观生态学理论和生态系统服务功能等科学原理与规律。一体化治理技术层面应突出体现水-沙关系协调、景观设计优化、防治技术与模式多方位并重、自然与人为景观兼顾、“三生”空间布局均衡等原理。一体化治理的重点应置于沙丘和防护林功能提升、农田和草地增效、湖泊生态保育、人居环境绿化美化、工程项目生态修复上。本文可为科尔沁沙地以及整个三北地区的沙区一体化生态环境建设提供参考。     

沙质草地生境中大型土壤动物对土地沙漠化的响应

沙质草地沙漠化过程中土壤动物群落结构变化是沙漠化生物过程中的一个重要方面,对于掌握沙漠化过程中生物退化规律和提出合理沙漠化防治对策具有重要指导作用。选取处于不同沙漠化阶段的流动沙地、半流动沙地、半固定沙地、固定沙地和丘间低地5种生境类型,采用手拣法对其大型土壤动物群落进行了调查。共获得36个动物类群,属于8目32科,优势类群为蚁科,常见类群有22个类群,两个类群的个体数共占群落个体总数的93.33%;稀有类群有13个类群,其个体数占群落个体总数的6.67%。结果显示,丘间低地、固定沙地、半固定沙地和半流动沙地大型土壤动物群落个体数量、类群数和多样性显著高于流动沙地(P<0.05);固定沙地大型土壤动物生物量显著高于其它生境类型(P<0.05);沙质草地严重沙漠化显著地影响大型土壤动物多样性及其生物量。并且,不同土壤动物类群个体对不同沙漠化阶段生境的适应性存在一定差异,产生了不同的响应模式。土壤有机碳和酸碱度以及土壤含水量差异是影响大型土壤动物类群分布与生长的主要因素。研究表明,固定沙地是大型土壤动物的适宜沙地生境,具有较多的个体数量和较高的生物量;丘间低地、半固定沙地、半固定沙地和流动沙地影响大型土壤动物存活,其个体数量和生物量较低。     

科尔沁沙地不同土地利用类型土壤化学计量特征

土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量是衡量土壤质量及生态系统元素限制的重要指标,探讨土地利用和土层深度对土壤化学计量特征的影响有利于揭示科尔沁沙地土壤元素循环规律。本研究以科尔沁沙地5种土地利用类型(灌溉农田、旱作农田、沙质草地、固定沙丘、流动沙丘)土壤为对象,分析不同土地利用类型和不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量特征。结果表明: 1)科尔沁沙地0～10 cm SOC(3.23 g·kg^-1)、TN(0.37 g·kg^-1)、TP(0.15 g·kg^-1)含量及化学计量比(C:N、C:P、N:P分别为9.07、25.56、2.97)远低于中国陆地土壤。2)土地利用变化显著改变了SOC、TN、TP含量及其化学计量特征,0～100 cm SOC、TN、TP含量均表现为灌溉农田>沙质草地>旱作农田>固定沙丘>流动沙丘;沙质草地、灌溉农田、旱作农田C:N显著高于固定沙丘和流动沙丘,沙质草地、固定沙丘、灌溉农田、旱作农田C:P显著高于流动沙丘,5种土地利用类型N:P无显著差异。3)随土层深度增加,沙质草地、固定沙丘、灌溉农田、旱作农田SOC和TN含量显著降低,流动沙丘SOC、TN含量和C:P在各土层间无显著差异;总体上,各土地利用类型TP含量和C:N受土层影响较小;沙质草地、固定沙丘、灌溉农田、旱作农田C:P和沙质草地N:P随土层深度增加而降低。4)SOC、TN、TP、C:N与中砂粒、细砂粒、土壤容重呈显著负相关,与黏粉粒和极细砂粒呈显著正相关。沙漠化导致科尔沁沙地SOC和养分流失,加剧土壤N缺乏,水肥投入有助于耕地维持相对较高的土壤养分水平。     

Distribution of soil organic C, N and P in three adjacent land use patterns in the northern Loess Plateau, China

The northern Loess Plateau is an important cropping-pastoral ecotone and wind–water erosion crisscross region in China, but the distribution of soil organic carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) in different land uses across this vulnerable ecoregion is not well understood. This study was carried out to determine the distribution patterns of soil organic C, N and P in native grassland and in two woody lands (Chinese Pine land and Korshinsk Peashrub land) that were established on the native grassland 28 years ago. In the north part of the Loess Plateau, the concentrations of soil organic C, N and P were lower than in the southern Loess Plateau either across or within the land use patterns. The concentrations and stocks of organic C and total N were significantly decreased in Chinese Pine and Korshinsk Peashrub lands compared with those in native grassland in the surface 0–40 cm soil layer, where more than 70% of the roots were distributed. The decreases in organic C in 0–40 cm soil layers were 2.6 and 3.0 Mg C ha^?1 (26.3 and 27.7%) by Chinese Pine and Korshrinsk Peashrub, while those of total N were 0.6 and 0.4 Mg N ha^?1 (31.5 and 17.2%), respectively, compared with native grassland. Both concentration and stock of total P varied only slightly with land use. The findings suggested that the conversion of natural grass into Chinese Pine and Korshinsk Peashrub resulted in decreased soil organic C and total N in the surface 0 to 40 cm soil layer of the northern Loess Plateau. Our results further indicated that a combination of low temperatures, little precipitation and large soil degradation impede increasing C and N stocks by afforestation, and the afforestation on grassland should be viewed very critically in such areas.