泥石流频发区山地不同海拔土壤化学计量特征——以云南省小江流域为例

为了探究泥石流频发区不同海拔梯度土壤的化学计量特征,阐明土壤性质对海拔变化的响应规律,进而有效指导受限性生态脆弱区生态系统的保护和恢复,在云南省小江流域支流阿旺小河西北侧山地选取了1500—2000m、2000—2500m、2500—3000m 3个海拔梯度,测定各海拔梯度范围内0—10cm、10—20cm、20—30cm土壤的有机碳、全氮、全磷、全钾含量及其机械组成,分析了不同海拔梯度土壤化学计量比的垂直分布特征及其与植被区、土壤物理结构的关系。结果表明:随着海拔梯度的升高,土壤有机碳和全氮含量以及碳磷比、碳钾比、氮磷比和氮钾比均呈升高趋势,全磷和全钾含量以及磷钾比呈降低趋势,且有机碳、全氮、全磷和全钾对海拔的敏感程度依次降低;不同海拔梯度之间,土壤有机碳、全氮、全磷、全钾及其化学计量比的垂直分布存在显著差异性,即随着土壤深度的增加,有机碳和全氮含量呈降低趋势,而全磷和全钾含量以及各化学计量比变化规律不明显;同一海拔梯度内,森林植被区和灌草丛群落植被区土壤生态化学计量比差异性不大,且随海拔梯度变化一致,灌草丛群落中,土壤碳氮比与地上植被盖度具有极显著正相关性,森林群落植被区,土壤磷钾比与优势乔木种平均高度具有极显著负相关性,而与平均胸径呈显著负相关性;土壤物理结构的分异是造成土壤化学计量特征发生变化的主要内在原因,土壤碳磷比、碳钾比、氮磷比、氮钾比随着含水率和砂粒的增加呈指数型上升而随着粘粒的增加呈指数型下降的趋势。     

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。     

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。     

中国北方自然生态系统土壤有机碳含量及其影响因素

土壤有机碳是陆地生态系统碳库中最活跃的组分,其较小幅度的变动,可导致大气中CO_2浓度的剧烈变化,从而影响全球气候变化。本研究以中国北方荒漠、草地、灌丛和森林生态系统为研究对象,结合气候、土壤和植被群落特征等因素,探究区域尺度下表层土壤有机碳含量及影响因素。结果表明:研究区内各生态系统间土壤有机碳含量差异显著,其中森林土壤有机碳含量最高,其次为灌丛和草地,荒漠土壤有机碳含量最低;土壤有机碳含量与年平均温度、土壤pH和砂粒含量呈显著负相关,与年平均降水量、黏粒含量、粉粒含量、NDVI指数和植物物种丰富度呈显著正相关,与植物物种多样性呈正相关趋势但未达到显著水平;在区域尺度下,土壤有机碳含量主要受到气候因子、土壤因子和植被因子共同作用的影响。     

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。     

草地群落多样性和生态系统碳氮循环对氮输入的非线性响应及其机制

理解草地生态系统结构和功能对氮富集的响应及其机制有助于准确评估大气氮沉降等外源氮输入的生态效应。全球范围内建立的多水平氮添加实验为认识草地生态系统结构和功能对氮输入的非线性响应机制提供了有效途径。为了反映学术界基于多水平氮添加控制实验取得的主要研究进展,该文综述了草地群落多样性和生态系统碳氮循环过程对外源氮输入的非线性响应特征及其驱动机制。按照目前的研究,氮输入会导致草地植物物种多样性、功能多样性以及土壤细菌多样性下降,但真菌多样性的变化并不明显。地上和地下生产力对氮输入的响应趋势存在差异:地上生产力沿氮添加梯度呈“先上升后饱和”的变化规律,而根系生产量和根冠比呈下降趋势,根系周转速率则呈“先上升后下降”的单峰格局。不同碳分解过程对氮输入的响应也不尽相同:凋落物分解速率沿氮添加梯度表现出“指数衰减、线性增加或无显著变化”的多元响应,而土壤呼吸和CH₄吸收速率与施氮量的关系则以“低氮促进、高氮抑制”的单峰趋势为主。类似地,不同土壤碳组分对氮输入的响应存在差异:氮添加总体会导致草地土壤碳库和颗粒态有机碳含量增加,而矿物结合态碳含量随施氮量呈“增加、不变或下降”的多元响...     

宁夏草地土壤有机碳空间特征及其影响因素

草地是重要的碳汇资源库,在陆地生态系统碳循环中扮演着重要角色。探明草地土壤有机碳的空间分布格局及其影响因素对于推动区域生态系统碳汇管理,实现“双碳”目标和绿色高质量发展具有重要意义。以宁夏三种主要草地类型为研究对象,基于野外样点调查,采用结构方程模型,分析了草地土壤有机碳的空间分布特征及其影响因素。结果表明：不同类型草地土壤有机碳含量表现为草甸草原高于典型草原,荒漠草原最低,垂直剖面上均随土壤深度的增加而降低。草甸草原和荒漠草原有机碳空间变异自表层向下逐渐增大,典型草原在20—40 cm土层变异系数达到最大。有机碳分布在区域上从南部六盘山山地向中部干旱风沙带逐渐降低。路矩分析发现,海拔高度、地上生物量、降水量、温度和土壤含水量可解释土壤有机碳空间变异的91.4%。海拔高度对土壤有机碳总效应最大(作用系数为0.78),海拔高度引起的降水和温度等要素区域分异间接影响土壤有机碳含量;地上生物量对土壤有机碳的直接正向效应最大(0.559);降水量对土壤有机碳效应分为直接效应和作用于生物量及土壤含水量的间接影响;温度表现为通过生物量对土壤有机碳间接产生负向效应(-0.259)。宁夏草地土壤有机碳...     

不同气候变化情景下荒漠草原生态系统碳动态模拟

荒漠草原生态系统对气候变化十分敏感,但其碳循环过程如何响应气候变化尚不明确。基于Biome-BGC模型和1958—2017年的气象观测资料,模拟了宁夏盐池荒漠草原生态系统在4种不同气候情景下的碳储量变化。结果表明:(1)4种气候情景下,盐池荒漠草原生态系统年均总碳储量在2.3208—2.3652 kg/m^2,土壤碳储量占总碳储量的94.03%,枯落物与植被碳储量分别占4.03%和1.94%。(2)近60 a间,基准情景下的土壤碳储量以每年0.0020 kg/m^2的速度累积,总碳储量呈波动性上升趋势。(3)植被、枯落物碳储量的年内变化与季节变化紧密相关,土壤碳储量在夏秋季较低,冬春较高。(4)单独的气温升高会导致土壤碳、植被碳及枯落物碳储量的略微降低,而单独降水波动增加会导致碳储量的明显增高,二者综合作用会导致碳储量的升高;此外,枯落物碳储量对气候变化的响应最敏感,其次是植被碳储量,土壤碳储量对气候变化的响应敏感度最低。研究结果揭示了荒漠草原碳储量随不同气候变化情景的变化规律,可为地方政府制定应对气候变化策略和生态恢复政策提供科学依据。     

阿拉善主要草地类型土壤有机碳特征及其影响因素

以阿拉善左旗境内贺兰山中段 (西坡 )及其山前地带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 (SOC)的分布特征及其与气候因子、植被特征和土壤特性的关系。结果表明 :土壤有机碳含量随海拔高度的降低而逐渐降低 ,其垂直分异规律是 :山地荒漠草原沿土壤剖面依次降低 ,高山草甸、草原化荒漠和沙砾质草原化荒漠 0～ 2 0 cm与 2 0～ 40 cm土层差异不显著 ,但高于 40～ 60 cm土层。 0～ 2 0 cm和 2 0～ 40 cm土层土壤有机碳含量与年降水量、植被盖度、草地生产力、土壤含水量和<0 .0 5mm颗粒含量呈极显著正相关 ,与年均温、土壤 p H值呈极显著负相关 (P<0 .0 0 1)。偏相关分析显示 ,影响 0～ 2 0 cm土层有机碳含量最主要的因素是植被盖度、草地生产力和年降水量 ,而影响 2 0～ 40 cm土层有机碳含量的最主要因素是草地生产力和植被盖度。放牧与围封对荒漠草地土壤有机碳含量有显著影响 ,在重度放牧下 0～ 2 0 cm土壤有机碳含量明显低于轻、中度放牧处理 (P<0 .0 5) ;重度退化草地围封 3 a后土壤有机碳含量比自由放牧草地显著增加。研究区沙砾质草原化荒漠区 0～ 2 0 cm土层土壤有机碳含量在 15a持续过度放牧后下降了 2 5.2 %。     

神农架自然保护区土壤微生物生物量碳、氮沿海拔梯度的变化及其影响因素

于2011年8月底对神农架自然保护区沿海拔变化的4种林型的土壤微生物生物量碳、氮进行研究,探讨土壤微生物生物量的变化规律和主要的环境影响因子。结果表明:表层土壤(0~10 cm)微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量大小顺序均为:亚高山灌丛寒温带针叶林针叶落叶阔叶混交林落叶阔叶林。土壤微生物生物量碳、氮均随海拔的升高而显著增加,与土壤有机碳和全氮的变化趋势一致,而微生物商(q MB)随海拔表现出先减小后增加的趋势。Pearson相关分析表明,土壤微生物生物量碳、氮随海拔的变化趋势与土壤有机碳和土壤全氮呈显著正相关(P0.05),但与土壤湿度、土壤温度和土壤p H呈显著负相关(P0.05)。因此,土壤湿度、温度、p H、有机碳和全氮可能是影响土壤微生物生物量碳、氮沿海拔梯度变化的重要因子。     

马衔山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征

研究半干旱地区土壤碳、氮、磷化学计量特征,了解其空间变化规律,有助于揭示半干旱地区C、N、P循环对全球气候变化的响应。本研究以半干旱区的马衔山为对象,选择5个海拔的7个样地,采集0~15、15~30 cm层的土壤,测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、pH、含水率等理化性质,分析其SOC、TN、TP化学计量与土壤理化因子之间的关系。结果表明:(1)0~15 cm土壤SOC、TN、TP含量高于15~30 cm土壤。表层土壤SOC、TN含量随海拔升高呈增加趋势,TP含量随海拔升高变化较小。(2)C∶N随海拔增加呈先增加后降低趋势,C∶P、N∶P随海拔升高均呈增加趋势。(3)在0~15 cm土壤中,pH与SOC、TN含量及C∶P呈显著负相关,在15~30 cm土层中,pH与SOC、TN、TP含量及化学计量特征关系不显著;土壤含水率与0~15、15~30 cm层土壤中SOC、TN含量均呈极显著正相关。本研究显示,在半干旱区的马衔山地区,土壤含水率随海拔增加而增加,而SOC、TN含量及C∶P、N∶P也呈增加趋势,土壤养分含量及化学计量均受土壤含水率影响。     

模拟降雨对黄土高原典型草原土壤化学计量及微生物多样性的影响

以宁夏固原云雾山自然保护区封育19年天然草地为研究对象,利用遮雨棚和滴灌技术对研究区的降水量进行人为调控,系统分析了草原土壤生态化学计量及其微生物多样性在50%、100%和150%不同降雨处理下的响应。结果表明:经过一年的水分控制处理(1)不同降雨梯度对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)无显著性影响,但100%降水处理下SOC、TN、TP、N/P均高于50%和150%降水处理。(2)在3种不同降水梯度处理下,各处理不同土层深度SOC、TN、TP、C/N、C/P、N/P有显著性差异(P0.05),且随土层深度加深,土壤化学计量及其比值逐渐降低。(3)降雨对土壤微生物多样性影响不大,但増雨和减雨均能增加真菌多样性,引起细菌菌群结构发生相应的变化,且真菌优势种相对丰度随降雨增加呈下降趋势。(4)土壤SOC、TP、C/N与微生物多样性无显著相关,C/P、N/P与细菌多样性呈显著负相关关系(P0.05),与真菌多样性呈极显著正相关关系(P0.01)。短期(一年)降雨变化对土壤养分及微生物多样性影响较弱,但微生物多样性与土壤养分二者之间关系密切,研究结果为探讨长期降雨处理对草地生态系统影响提供参考。     

西双版纳热带雨林土壤与叶片生态化学计量特征的干湿度效应

基于地理格局对西双版纳热带雨林的干湿度梯度效应和生态化学计量学的研究思路,结合野外试验监测和室内分析,对西双版纳热带雨林土壤-植物系统元素化学计量特征对海拔和干湿度效应响应进行了研究探讨,结果发现:西双版纳热带雨林土壤和叶片碳氮磷化学计量特征均不同程度的受到海拔和干湿季影响。季雨林与山地雨林的水热梯度受海拔梯度重要影响,随海拔梯度升高,土壤含水率变化显著,且含水率在干湿季均对土壤有机碳(SOC)存在显著影响(P0.01),雨季其对土壤全氮(STN)和土壤全磷(STP)的影响要显著于干季;叶片全磷(TP)随含水率的增大而升高,而叶片全氮(TN)在干季会随含水率的升高而增大,雨季含水率升高到一定程度时会抑制TN含量的增加并出现单峰现象;而土壤C/P与海拔和干季土壤含水率的极显著相关性(P0.01)及干季叶片C/N与叶片含水率的显著相关关系(P0.05)说明,干季水分匮乏条件下,土壤含水率影响土壤P的矿化度和植物对P的吸收利用水平,而且叶片C/N对反馈植物水分含量具有明显指示作用。因此,水热梯度是土壤-叶片系统碳氮磷生态化学计量特征变化的重要驱动因素。此外,全球变化区域响应方面,多雨高温可能会削弱季雨林叶片C的同化能力,且叶N含量降低,但受氮沉降的影响,对C/N的影响尚无法确定;由于P循环对其他元素的耦合作用,雨林土壤-叶片系统的元素循环周期将会被缩短,但干季山地雨林植物生态系统P的限制作用有可能会减弱。     

川西卧龙岷江冷杉林土壤有机碳组分与氮素关系随海拔梯度的变化特征

土壤碳氮沿海拔梯度变化及其耦合关系是山地生态系统碳氮循环研究的重要内容。为分析不同土层土壤有机碳,土壤全氮及有机碳活性组分在海拔梯度上的分布规律及相互之间的耦合关系,选取亚高山物种岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林为研究对象,以卧龙邓生野牛沟岷江冷杉原始林2920—3700 m的样地调查数据为基础,分析不同土层土壤碳氮及活性组分沿海拔的变化规律,总结土壤有机碳稳定性沿海拔主要规律,从土壤有机碳活性组分和碳氮关系的角度揭示其对土壤有机碳沿海拔变化的影响。结果表明:1)腐殖质层土壤有机碳(SOC)随海拔升高逐渐增加,与温度显著负相关,轻组有机碳(LFOC)及颗粒态有机碳(POC)随海拔上升均表现先增加后降低的趋势,土壤全氮(TN)随海拔变化不显著,但林线处LOFC、POC和TN均显著增加;0—10 cm土壤有机碳及全氮则表现为双峰特征,峰值分别在3089 m和3260 m处,与年均温度无显著关系。2)LFOC及POC在腐殖质层和0—10 cm土层中所占比例较大,是表征土壤有机碳含量沿海拔变化规律的主要活性组分,腐殖质层LFOC/SOC和POC/SOC随海拔上升逐渐增高,0—10 cm层则逐渐降低,暗示腐殖质层有机碳稳定性沿海拔逐渐降低,0—10 cm有机碳稳定性逐渐升高。3)SOC与TN显著正相关,SOC是影响TN的主要因子,但腐殖质层TN与有机碳活性组分无显著相关关系。4)土壤C/N和微生物量C/N在3177 m大于25:1,是引起土壤有机碳含量显著降低的主要因素。     

农田生态系统土壤有机碳库及其影响因子

土壤有机碳(SOC)的数量和质量在很大程度上与维持和提高土壤肥力密切相关。农田生态系统土壤碳库研究一直是农业、生态和环境领域的一个主要方向。土地利用、耕作、作物类型、种植密度、灌溉、施肥以及其他人为活动等,对农田生态系统土壤有机碳库的变化均能产生影响。本文综合评述了农田生态系统土壤有机碳库及其影响因子,土壤碳截获潜力,维持和提高土壤有机碳库的措施,以及农田土壤碳截获在温室气体减排及气候变化中的潜在作用等,最后提出了农田生态系统土壤有机碳库研究的主要方向。     

变化环境影响下张承地区水源涵养和土壤保持服务及其权衡与协同关系研究

张家口-承德地区是京津冀环境优化的战略要地,开展水源涵养和土壤保持服务的定量评估对维护生态系统的安全运行意义重大。综合运用InVEST模型、空间偏相关统计制图及情景模拟等手段,分析了张承地区近20年水源涵养和土壤保持服务的时空变化特征及其复杂空间关系,定量评估二者对气候和土地利用变化的响应。结果表明:2000-2019年张承地区水源涵养量、土壤保持强度分别以0.97mm/a的速率增加和-0.50t hm^-2 a^-1的速率减少,空间上二者均呈西低(坝上高原)东高(冀北及燕山山地)的分布格局。冀北及燕山山地落叶阔叶林生态区水源涵养和土壤保持能力强,二者空间关系以协同为主;坝上高原草原与农业生态区则权衡关系更占优势。水源涵养和土壤保持服务关系复杂,空间上与区域土地利用类型、植被覆盖度和坡度关系密切。情景模拟结果表明,降水(r=0.90,P<0.01)对水源涵养服务的影响远大于潜在蒸散(r=-0.37,P>0.1),且降水变幅越大对水源涵养量的作用越强;而降水变化与土壤保持服务呈线性正相关关系,降水每增加(减少)10%引起土壤保持强度增加(减少)74.7t/hm²。预计2030年张承地区水源涵养能力将明显提升,土壤保持能力变化不大,届时人为干扰(如生态保护、规划控制)将对提升水源涵养服务产生重要影响。为改善张承地区水源涵养和土壤保持服务,需同时考虑多种因素的综合影响,以制定更合理的政策措施。建议继续加大国家重点生态工程建设,尽可能限制建设用地扩张,提高植被覆盖度,尤其加强保护关键坡度带是今后生态管理工作应关注的重点。     

荒漠短命植物不同生长期化学计量特征与生境土壤因子关系分析

深入了解荒漠短命植物的化学计量特征,有助于更好地理解生境土壤因子与植物生存策略的关系。以古尔班通古特沙漠广泛分布的尖喙牻牛儿苗（Erodium oxyrrhynchum）、假狼紫草（Nonea caspica）、琉苞菊（Hyalea pulchella）、飘带果（Lactuca undulata）为植物材料,测定不同深度（0~5、5~10、10~15 cm）的土壤理化性质,野外原位多时段采样比较分析4种植物化学计量特征与土壤因子的动态变化及其耦合关系。结果表明：①4种短命植物碳（C）、氮（N）、磷（P）含量普遍较低,化学计量特征存在物种间差异,但在不同生长期内变化规律大致相似。N、P含量从幼苗期到结实期逐渐减少,而C含量则长期趋于稳定。整个生长期内,P、C∶P的变异幅度较大,相反,C、N∶P的变异幅度较小。4种植物在不同生长期的化学计量特征差异与生长期、植物种类存在显著相关性。②0~5 cm土层有机碳（SOC）、总氮（TN）、总磷（TP）含量最高,且随土层的加深逐渐减少。随着植物的生长,0~5 cm土层中SOC和TN含量呈明显增加的趋势,而TP含量却呈现抛物线状变化趋势。在植物不同生长期内,土壤TP含量稳定性最强,SOC、TN的变异性较强,较低的N含量及TN∶TP比显示出该区域土壤属于N素缺乏类型。3个土层土壤在不同生长期的化学计量特征差异受土层、生长期的影响显著。③4种植物与各层次土壤化学计量特征的相关性无一致规律。植物化学计量指标仅与0~10 cm土层SOC、SOC∶TP相关性较强,而大部分化学计量特征间未显示出相关性。上述结果说明植物化学计量特征并非全部由土壤养分特征直接决定,其明显的种间差异显示了植物自身遗传特性在土壤—植物计量特征耦合关系的重要性。     

Impact of rainfall manipulations and biotic controls on soil respiration in Mediterranean and desert ecosystems along an aridity gradient

Spatially heterogeneous ecosystems form a majority of land types in the vast drylands of the globe. To evaluate climate‐change effects on CO₂ fluxes in such ecosystems, it is critical to understand the relative responses of each ecosystem component (microsite). We investigated soil respiration (R_s) at four sites along an aridity gradient (90–780 mm mean annual precipitation, MAP) during almost 2 years. In addition, R_s was measured in rainfall manipulations plots at the two central sites where ～30% droughting and ～30% water supplementation treatments were used over 5 years. Annual R_s was higher by 23% under shrub canopies compared with herbaceous gaps between shrubs, but R_s at both microsites responded similarly to rainfall reduction. Decreasing precipitation and soil water content along the aridity gradient and across rainfall manipulations resulted in a progressive decline in R_s at both microsites, i.e. the drier the conditions, the larger was the effect of reduction in water availability on R_s. Annual R_s on the ecosystem scale decreased at a slope of 256/MAP g C m^?2 yr^?1 mm^?1 (r²=0.97). The reduction in R_s amounted to 77% along the aridity gradient and to 16% across rainfall manipulations. Soil organic carbon (SOC) decreased with declining precipitation, and variation in SOC stocks explained 77% of the variation in annual R_s across sites, rainfall manipulations and microsites. This study shows that rainfall manipulations over several years are a useful tool for experimentally predicting climate‐change effects on CO₂ fluxes for time scales (such as approximated by aridity gradients) that are beyond common research periods. Rainfall reduction decreases rates of R_s not only by lowering biological activity, but also by drastically reducing shrub cover. We postulate that future climate change in heterogeneous ecosystems, such as Mediterranean and deserts shrublands will have a major impact on R_s by feedbacks through changes in vegetation structure.     

黄土高原南北样带刺槐林土壤碳、氮、磷生态化学计量特征

为了解黄土高原南北样带刺槐林土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）化学计量特征,采集了黄土高原南北样带上12个典型样点的刺槐林土壤,测定了土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量并分析其生态化学计量特征。结果表明：刺槐林土壤SOC、TN、TP含量均随降水量降低而降低,且土壤SOC与TN的空间变化具有一致性;土壤SOC、TN、TP及其生态化学计量比与降雨量呈显著正相关（P < 0.05）,且TN、C：P、N：P与土壤含水量也呈显著正相关（P < 0.05）。