放牧对草原生态系统地下生产力及生物量的影响

放牧作为一种人类活动的干扰因子,主要通过动物的采食、践踏及其排泄物的输入对草原生态系统产生影响,这些影响直接作用于草原生态系统的地上部分和土壤,从而影响草原生态系统的物质生产和分配,进而影响到地下生产力和生物量.以蒙古克氏针茅 Stipakrylovii -冷蒿 Artemisiafrigida 草原为研究对象,对自由放牧区和围栏禁牧封育区草原生态系统地下生产力、生物量进行了比较研究.结果表明:自由放牧区草原生态系统地下生产力为147.6g·m-2·y-1,围栏禁牧封育区地下生产力达187.3g·m-2·y-1,二者地下生产力差异显著 α=0.05 ,说明封育保护可以提高过牧草原生态系统的地下生产力.地下生物量在自由放牧区为2032.6g·m-2,其中活地下生物量占54.9%,死地下生物量占45.1%;在围栏禁牧封育区平均为2071.8g·m-2,其中活地下生物量占56.4%,死地下生物量占43.6%,两者没有明显差异.地下生物量在土壤中垂直分布规律在两个试验区均表现为自地表向下呈指数函数减小,主要集中分布在0～30cm的土层.     

内蒙古草甸草原与典型草原地下生物量与生产力季节动态及其碳库潜力

地下根系是草原生态系统的重要组成部分,其生物量及其净生产力对地下碳库具有直接与间接作用,分析地下生物量季节动态与周转对深入揭示草原生态系统碳库动态及其固碳速率与潜力具有重要意义。应用钻土芯法对不同利用方式或管理措施下内蒙古草甸草原、典型草原地下生物量动态及其与温度、降水的相关性研究表明:草甸草原和典型草原地上生物量季节动态均为单峰型曲线,与上月降水显著正相关(P0.05),但地下生物量季节动态表现为草甸草原呈"S"型曲线,典型草原则是双峰型曲线,与温度、降水相关性均不显著(P0.05);两种草原根冠比和地下生物量垂直分布均为指数函数曲线,根茎型草原地下生物量集中在土壤0—5 cm,丛生型草原地下生物量集中于土壤5—10 cm,根冠比值在生长旺季(7—8月份)最小。草甸草原地下净生产力及碳储量范围分别为2167—2953 g m-2a-1和975—1329 gC m-2a-1,典型草原为2342—3333 g m-2a-1和1054—1450 gC m-2a-1,地下净生产力及其碳储量约为地上净生产力及其碳储量的10倍,具有较大的年固碳能力,且相对稳定;地下净生产力与地上净生产力呈显著负相关性(P0.05);地下生物量碳库是地上生物量碳库的10倍左右,适度放牧可增加地下生产力,但长期过度放牧显著降低其地下生物量与生产力,并使其垂直分布趋向于浅层化。     

不同海拔梯度高寒草地地下生物量与环境因子的关系

以新疆天山南坡的巴音布鲁克高寒草地为对象, 研究了不同海拔梯度高寒草地地下生物量的变化及其与环境因子的关系.结果表明: 随着海拔的升高, 高寒草原、高寒草原化草甸和高寒草甸的地下生物量逐渐增大, 二者呈极显著正相关( P<0.01 ).地下生物量从表层至底层逐渐递减,呈“T”形分布.高寒草原、高寒草原化草甸和高寒草甸0～10 cm土层的地下生物量分别占总地下生物量的68.1%、84.1%和86.7%.地下生物量与大气温度呈极显著负相关, 与相对湿度和土壤含水量呈极显著正相关(P<0.01 ), 而与有机质、速效氮和pH等无显著相关.     

内蒙古温带草地生物量及其与环境因子的关系

利用实际观测的113个地面数据,估算了内蒙古温带草地地上、地下生物量的大小,揭示了其空间分布和地下生物量的垂直分布规律,并探讨了不同环境因素对地上、地下生物量的调控作用．主要结果如下：（1）3种草地类型（荒漠草原、典型草原和革甸草原）的生物量存在显著差异;其地上生物量分别为56．6,133．4和196．7g／m^2,地下生物量分别为301．0,688．9和1385．2g／m^2;（2）地上生物量和地下生物量均呈现自西南向东北增加的空间分布特征;3种草地具有相似的地下生物量垂直分布特征;总体上,温带草地表层（0～10cm）地下生物量约占总地下生物量的一半;（3）降水是导致内蒙古温带草地生物量空间变异的主要因子．地下生物量的垂直分布与降水关系密切,而受土壤质地和草地类型的影响较弱．     

高寒草原不同植物群落地上-地下生物量碳分布格局

高寒草原具有独特的自然生境和生物资源,对高寒草原开展系统研究对于减缓气候变化与草原恢复具有重要实践意义。以往研究主要针对高寒草原生物量碳开展整体评估,缺乏对不同群落类型间的定量比较。本文分析了高寒草原10种主要典型植物群落地上-地下生物量碳分布格局以及对总生物量碳的贡献差异。结果表明:高寒草原面积为167.33×10^6hm^2,总生物量碳为1.53 Pg(1 Pg=1015g),其中地上生物量碳0.19 Pg,地下生物量碳1.34 Pg;紫花针茅、青藏苔草和紫花针茅-小蒿草群落面积大,生物量碳密度高,为高寒草原贡献了69.3%的生物量碳。高寒草原平均生物量碳密度为690.80 g C·m^-2,其中紫花针茅群落(196.14 g C·m^-2)和蔷薇群落(177.93 g C·m^-2)具有最高的地上生物量碳密度(AGC);蔷薇(1491.18 g C·m^-2)和紫花针茅-小蒿草群落(1306.51 g C·m^-2)则具有最高的地下生物量碳密度(BGC),且显著高于其他群落类型(P<0.05)。不同群落的BGC在土壤中的垂直分布格局存在较大差异,驼绒藜、盐爪爪、金露梅、紫花针茅、青藏苔草、紫花针茅-小蒿草、蔷薇、固沙草、砂生槐等群落的BGC主要集中在表层土壤(0~10 cm),分布曲线呈指数函数,而华扁穗草群落的BGC则集中在40~60 cm土壤层,分布曲线呈二次函数关系。对草原植物群落的地上-地下生物量碳开展评估,可以提高生物量碳的估算精度,为草原生态管理提供更有力的数据支持。     

围封对内蒙古典型草原与荒漠草原植被-土壤系统碳密度的影响

草地生态系统是巨大的碳库, 在全球碳循环中起着重要的作用。该研究以内蒙古中温带草地区典型草原和荒漠草原为研究对象, 测定了两种草原类型围封与放牧后地上生物量碳密度、地下生物量碳密度和土壤碳密度, 探讨围封对两种草原类型植被-土壤系统碳密度的影响。结果表明: (1)围封显著地增加了典型草原地上和地下生物量的碳密度, 对荒漠草原地上生物量碳密度增加影响显著, 对地下生物量碳密度增加影响不显著; (2)围封显著地增加了典型草原土壤碳密度, 使荒漠草原土壤碳密度有增加的趋势, 但影响不显著; (3)典型草原围封样地地下生物量和土壤碳密度的垂直分布显著高于放牧样地, 而荒漠草原围封样地地下生物量和土壤碳密度的垂直分布与放牧样地的差异不显著; (4)围封分别提高了典型草原和荒漠草原植被-土壤系统碳密度的2.2倍和1.6倍, 典型草原和荒漠草原分别有超过65%和89%的碳储存在土壤中, 两种草原类型的地下生物量碳库均占总生物量碳库的90%以上。研究结果表明围封能够有效地增加草原生态系统的碳储量。     

Effects of enclosure on carbon density of plant-soil system in typical steppe and desert steppe in Nei Mongol,China

草地生态系统是巨大的碳库, 在全球碳循环中起着重要的作用。该研究以内蒙古中温带草地区典型草原和荒漠草原为研究对象, 测定了两种草原类型围封与放牧后地上生物量碳密度、地下生物量碳密度和土壤碳密度, 探讨围封对两种草原类型植被-土壤系统碳密度的影响。结果表明: (1)围封显著地增加了典型草原地上和地下生物量的碳密度, 对荒漠草原地上生物量碳密度增加影响显著, 对地下生物量碳密度增加影响不显著; (2)围封显著地增加了典型草原土壤碳密度, 使荒漠草原土壤碳密度有增加的趋势, 但影响不显著; (3)典型草原围封样地地下生物量和土壤碳密度的垂直分布显著高于放牧样地, 而荒漠草原围封样地地下生物量和土壤碳密度的垂直分布与放牧样地的差异不显著; (4)围封分别提高了典型草原和荒漠草原植被-土壤系统碳密度的2.2倍和1.6倍, 典型草原和荒漠草原分别有超过65%和89%的碳储存在土壤中, 两种草原类型的地下生物量碳库均占总生物量碳库的90%以上。研究结果表明围封能够有效地增加草原生态系统的碳储量。     

新疆天山中段巴音布鲁克高山草地碳含量及其垂直分布

对新疆天山中段巴音布鲁克高山草地(高山草原和高山草甸)的生物量和土壤有机碳进行了测定。结果表明积分和分层两种估算方法得到的土壤有机碳含量没有显著差异,但积分算法的优势在于能推算不同深度的土壤有机碳含量,便于与以往的研究进行比较;高山草甸的生物量和土壤有机碳含量均大于高山草原;其地上生物量分别为71.4和94.9 g C·m^-2,地下生物量分别为1 033.5和1 285.2 g C·m^-2; 1 m深度的土壤有机碳含量分别为25.7和38.8 kg·m^-2;地上生物量呈现较为明显的垂直分布格局,即随着海拔的增加,地上生物量先呈增加趋势,但当海拔超过一定界限后生物量突然下降;土壤含水率是导致南坡(阳坡)土壤有机碳含量空间分异的重要因素,但北坡(阴坡) 土壤有机碳含量还可能与地形、土壤质地等其它因素有关;两种高山草地(高山草原和高山草甸)的根系集中分布在40 cm以内,0~20 cm根系分别占其总量的76%和80%;土壤有机碳集中分布在60 cm以内,0~20 cm土壤有机碳分别占其总量的55%和49%;高山草原根系分布比高山草甸深,但较低的地下/地上比使得其有机碳分布比高山草甸浅。     

高寒草原生态系统表层土壤活性有机碳分布特征及其影响因素——以贡嘎南山-拉轨岗日山为例

对贡嘎南山-拉轨岗日山南坡高寒草原生态系统表层(0～20cm)土壤活性有机碳分布特征研究表明:表层(0～20 cm)土壤活性有机碳平均为(2.4986±0.7864) g/kg,占表层土壤有机碳的(12.7926±21.00)%.在海拔4424～4804m范围内,随着海拔升高,表层(0～20cm)土壤活性有机碳含量表现出先减少后增加的分布特征,有机碳活度也表现出先减少后增加的分布特征.影响表层土壤活性有机碳含量最关键的环境因子是地上生物量、0～10cm地下生物量、30～40cm地下生物量、20～30cm土壤含水量、0～20cm土壤容重、20～40cm土壤容重和土壤全N量;影响表层土壤有机碳活度最关键的环境因子则是植被盖度、20～30cm地下生物量、0～10cm土壤含水量、10～20cm土壤含水量、20～30cm土壤含水量、土壤有机质、土壤速效K和土壤全N量.     

内蒙古温带草原土壤微生物生物量碳的空间分布及驱动因素

【目的】探索内蒙古温带草原土壤微生物生物量碳的空间分布特征以及驱动因素。【方法】在内蒙古自治区境内沿着年均温、年降水梯度选择17个草原样点,在土壤剖面上分0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-100 cm五层,分别采集土壤样品,测定土壤微生物生物量碳以及主要的环境和生物影响因子,分析不同草地类型以及不同土壤深度土壤微生物生物量碳的差异,探索非生物因子和生物因子对土壤微生物量碳的影响。【结果】草甸草原土壤微生物量碳最高,典型草原次之,荒漠草原最低。在0-10 cm土壤中,草地类型间的微生物量碳变异系数高于草甸草原和典型草原,低于荒漠草原;在0-100 cm土壤中,草甸草原样点间的微生物量碳的变异系数低于典型草原和荒漠草原。土壤微生物量碳与年降水、土壤含水量、粘粒含量、土壤养分元素、地上生物量、地下生物量呈显著正相关,与年均温和土壤p H值呈显著负相关关系。随着土壤深度的增加,土壤微生物量碳显著减少,非生物因子与微生物量碳的相关性减弱,草地类型间以及同一草地类型不同样点间的变异系数增加。0-10 cm土壤微生物量碳与10-40 cm土壤微生物量碳的相关指数高于0.5,与40-100 cm的土壤微生物量碳的相关指数小于0.3。【结论】内蒙古温带草原土壤微生物量碳的垂直分布呈现一定的规律性,且非生物因子对微生物量碳的影响也呈现垂直减弱的规律。     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿地上-地下生物量分配格局

以科尔沁沙地18年生(成龄)和4年生(幼龄)人工小叶锦鸡儿以及天然小叶锦鸡儿灌丛为研究对象,采用分层挖取根系法调查不同植被区小叶锦鸡儿的根系分布特点,研究其在生物量分配、根冠比、根系分布等方面对干旱环境的响应.结果表明:1)小叶锦鸡儿倾向于把更多的生物量分配于地下,其中天然植被地下生物量比重最大,4年生植被地下生物量比重最小.2)小叶锦鸡儿灌丛根系生物量随着土层深度的增加而逐渐减少,其根系主要分布在0 ～ 100 cm土层中.3)4年生小叶锦鸡儿吸收根呈现浅层分布特性,在地下O～50 cm吸收根生物量显著高于18年生和天然植被(P＜0.05);18年生和天然植被吸收根更多分布于50 ～ 100 cm土层中.天然小叶锦鸡儿输导根生物量在50 ～ 100 cm土层中显著高于4年生和18年生植被(P＜0.05).4)小叶锦鸡儿灌丛地上-地下生物量符合异速生长模型的幂函数.     

羊草草原和大针茅草原地上和地下部分生物量的分配

研究植物群落生物量在地上和地下部分的分配,是草原生态系统物质循环的重要内容,1981、1985和1989年作者对内蒙古羊草草原和大针茅草原地上和地下部分生物量的季节动态     

西藏那曲地区高寒草地地下生物量

矮嵩草草甸、藏北嵩草草甸及紫花针茅草原是那曲地区主要的草地类型,通过对其地下生物量的分布特征、地下/地上生物量的关系及其对土壤环境影响的研究发现:(1)这三类植物群落的地下生物量表现为总的T字形趋势下的锯齿状分布,主要分布在0~10cm的草皮层中,而且不同的退化草地,其地下的生物量也不同;(2)各群落的地下生物量和地上生物量密切相关,相关性均呈显著正相关。地下/地上生物量的比值越大,地上生物量就越高。地上生物量的变化不大,而地下生物量变化显著;(3)在高山草甸土中,矮嵩草草甸的地下生物量和土壤的有机质,全N,碱解N的含量及土壤的容重呈相关关系,而与其他的土壤因子相关性不显著。(4)各群落的地下生物量的垂直分布特征及与土壤环境的关系是植物长期适宜高寒生境条件的结果和反映。     

围封与放牧对青藏高原草地生物量与功能群结构的影响

以青藏高原高寒草甸、高寒草原、温性荒漠草原的退化草地为基础,比较了5年围封样地与放牧样地的生物量和群落结构。结果表明:(1)围封后3类草地地上总生物量较放牧样地分别显著增加了48.1%、10.8%、34.5%;地下生物量对围封的响应与地上总生物量一致,且围封后高寒草原0~10cm土层根系生物量比例较放牧地显著下降。(2)围封显著降低了高寒草甸的根冠比,高寒草原和温性荒漠草原无显著变化。(3)与放牧地相比,围封显著增加了高寒草甸和高寒草原禾本科植物的生物量比例,高寒草甸杂类草显著降低,温性荒漠草原功能群生物量比例无显著差异。     

放牧到禁牧对草地土壤有机碳累积及其主控因子的影响

放牧是草地生态系统最为重要的人为影响因子，禁牧则是修复退化草原最有效的措施之一，不同管理模式势必会影响土壤理化指标和土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)及其累积量(SCS)的时空分布。为了明确从放牧到禁牧草地SCS变化过程及其影响因子，对锡林郭勒盟额里图牧场2019—2021年从放牧到禁牧SOC及土壤容重、水分、pH和生物量等进行分析。结果表明，禁牧区SCS逐年呈递增趋势，尤其是60cm土层SCS从2.54kg/m²增加到4.61kg/m²,增加了81.5%。放牧区则呈递减趋势，从5.27kg/m²下降到4.05g/m²,降低了23.15%。放牧既破坏了土壤结构又影响了草原植被，使草原生物量和土壤水分减少，土壤容重增加，同时Mantel-test分析和结构方程表明，土壤容重、全氮、温度、水分、地下生物量对SCS不同程度的影响比较明显，本研究可为草地生态研究及管理模式优化提供参考。     

蒙古克氏针茅草原生物量围栏封育效应研究

以自由放牧为对照,采用收获法和土芯法研究了围栏禁牧对蒙古国退化克氏针茅草原地上、地下部生长的影响,结果表明:(1)与自由放牧相比,围栏禁牧提高了退化草原地上生物量,以及地带性草原群落优势种克氏针茅的地上生物量比例和重要值,促进了退化克氏针茅的正向恢复演替;(2)围栏禁牧区与自由放牧区草地地下生物量都随土层深度增加而降低、符合指数函数或幂函数减小规律,围栏禁牧区0~10 cm土层的根系生物量占地下生物量比例高于自由放牧区,10~20 cm土层的低于自由放牧区,根系有向上层土壤聚集的趋势,有利于在干旱地区对有限降水的有效利用;(3)围栏1~3 a禁牧区地下部累计生产力显著高于同期自由放牧区。围栏禁牧是蒙古国退化克氏针茅草原改良的一种措施,但其提高地下生产力和生物量的效应也不是无限制的。     

宁夏典型温性天然草地固碳特征

本文研究了宁夏草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原4种温性典型天然草地生态系统碳储量及其构成特征。结果表明: 草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原植被总生物量分别为1178.91、481.22、292.80和209.09 g·m^-2。其中,地下根系生物量是构成草甸草原和温性草原植被总生物量的主体,分别占总生物量的73.1%和56.6%;地上植被生物量是构成草原化荒漠和荒漠草原植被总生物量的主体,分别占总生物量的50.3%和47.6%;枯落物生物量占比较低,分别仅为8.5%、8.0%、6.4%和16.2%。草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原4种天然草地生态系统碳储量分别为13.90、5.94、2.69和2.37 kg·m^-2,其中植被碳储量分别为470.26、192.23、117.17、83.36 g·m^-2,0～40 cm土层土壤有机碳储量分别为13.43、5.75、2.58和2.29 kg·m^-2,土壤有机碳储量是构成宁夏典型天然草地碳储量的主体,分别占到了生态系统碳储量的96.6%、96.8%、95.6%和96.5%。4种草地类型植被总生物量、植被碳储量、土壤有机碳储量和生态系统碳储量均表现为:草甸草原＞温性草原＞草原化荒漠＞荒漠草原。     

青藏高原芨芨草型温性草原不同土地利用方式的理论碳增汇潜力比较

于2009年7~8月对青藏高原芨芨草(Achnatherumsplendens)型温性草原主要分布区的4种土地利用类型──原生草地、退化草地、农田耕种和退耕还草区的土壤容重、土壤有机碳含量和植物地上、地下生物量进行对比研究,以探讨土地利用方式对青藏高原草地生态系统碳储垂向分布的影响.结果表明,土地利用方式显著影响着浅层(0~20 cm)土壤容重和地下生物量(P<0.05);农田耕种和退耕还草对土壤有机碳含量的影响程度可深达60cm;农田耕种区和退耕还草区的地上生物量极显著高于原生草地区和退化草地区(P<0.01);原生草地、退化草地、农田耕种区和退耕还草区的系统(植物+0~40 cm土壤)碳储分别为122.84、108.82、130.68和108.99 t?hm-2;以原生草地区地下系统碳储为参照,退化草地、农田耕种区和退耕还草区的增汇潜力分别为14.05、-6.38和14.88 t?hm-2,但增汇的时间效益和经济效益区别较大.     

科尔沁固定沙地植被特征对降雨变化的响应

选择科尔沁固定沙地利用一种野外增减雨试验装置研究了沙地植被生长特征对降雨增减变化的响应。结果表明:(1)在6月,降雨增减变化对植物群落高度有显著影响(P0.05)。减雨60%和30%时,植物群落平均高度比对照分别降低8.8%和2.3%,增雨60%和30%时,则分别增加6.8%和1.4%;相比增雨60%,增雨30%更能促进群落盖度的增大;降雨量变化影响群落植株密度。(2)1a的降雨增减变化对沙地植被的多样性和均匀度均没有显著影响,但减雨可显著增加7月物种的丰富度(P0.05)。(3)随着降雨量的增加,地上生物量逐渐增大,在增雨30%时达到最大值;而地下生物量会随着降雨量增加而显著增大,同时,减雨60%也使地下生物量增加。此外,降雨量的增加和减少都会使地下与地上生物量的比值增加。(4)固定沙地地下生物量主要分布在0—20 cm之间,占总地下生物量的52.7%;降雨量的增加显著增加20—40 cm土壤中根系的分布,当降雨量减少60%时,20—40 cm土壤中根系的分布也略有增加,增雨60%和减雨60%对地下生物量在40—60 cm土层的分布具有明显的促进作用。     

高寒草甸主要植物地上地下生物量分布及退化对根冠比和根系表面积的影响

研究高寒草甸主要植物地上地下生物量的分布及其对退化的响应有利于了解高寒草甸的退化过程。该研究首先在西藏那曲生态环境综合观测研究站小嵩草围栏内(2009年围封)选择原生植被较好的地点随机选择小嵩草(Kobresia pygmaea)、矮嵩草(K.humilis)、紫花针茅(Stipa purpurea)、二裂委陵菜(Potentila bifurca)和青藏苔草(Carex moorcroftii)等5种植物斑块,选择退化斑块上(与原生植被相比)的二裂委陵菜和青藏苔草;然后用烘箱烘至恒重并称重,用扫描仪对根系进行扫描用于估算根系表面积;最后利用2因子方差分析检验不同物种个体、不同取样层次对地上和地下生物量的影响,利用物种和退化状态2因子方差分析检验对地上生物量的影响,以及利用物种、取样层次和退化状态3因子方差分析检验对二裂委陵菜和青藏苔草地下生物量、根冠比和根系表面积的影响。结果表明:在未退化条件下,小嵩草、矮嵩草和紫花针茅0~10cml地下生物量占0~30cm地下生物量的70%以上,0~30cm地下生物量占其地上地下总生物量的96%以上;二裂委陵菜(Potentilla bifurca)和青藏苔草(Carex moorcroftii)0~10cm地下生物量占0~30cml地下生物量的50%以上,其中二裂委陵菜0~30cm地下生物量占其地上地下总生物量的57%,青藏苔草0~30cm地下生物量占其地上地下总生物量的87%;对于退化草甸的主要植物,退化显著降低了二裂委陵菜的地上生物量、地下生物量和根冠比,对其根系表面积影响不大,但显著增加了青藏苔草的地上生物量,降低了其根冠比,对其地下生物量和根系表面积影响不大。