不同放牧退化阶段大针茅草原土壤有机碳稳定性及其来源研究

通过测定不同放牧退化阶段(轻度、中度和重度退化)大针茅典型草原的土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)和惰性有机碳(ROC)的含量,探究放牧退化过程中大针茅草原土壤总有机碳的组成及其稳定性。同时在群落调查的基础上,采用δ^(13)C稳定同位素技术阐明大针茅草原在放牧退化过程中群落组成变化对土壤总有机碳的影响。结果表明:(1)不同放牧退化阶段,TOC、LOC、ROC含量均随土层深度的增加而逐渐降低,且中度退化阶段TOC、LOC、ROC含量最高;(2)不同放牧退化阶段惰性碳指数值差异不显著,表明放牧未对大针茅群落土壤总有机碳的稳定性产生影响;(3)不同放牧退化阶段,大针茅草原土壤总有机碳主要来源于C_(3)植物。但是随着退化程度加剧,大针茅草原C_(3)植物的生物量降低,C_(4)植物的生物量增加,C_(4)植物对0~10cm土层土壤总有机碳的贡献增强。综上所述,以上结果可为综合评估长期放牧对大针茅草原土壤碳汇服务功能的影响,以及制定我国温室气体减排增汇策略提供科学依据。

大针茅草原6种主要植物叶凋落物和根系分解特征与功能性状的关系

开展凋落物分解特征与植物功能性状间的关系研究对于认识生态系统功能的维持机制至关重要。为了阐明不同物种叶凋落物和根系分解的主要影响因素,该研究以大针茅(Stipa grandis)典型草原的大针茅、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、知母(Anemarrhena asphodeloides)、羊草(Leymus chinensis)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)和黄囊薹草(Carex korshinskyi) 6种植物的叶凋落物和根系为研究对象,采用凋落物袋法通过501天的野外分解实验对叶凋落物和根系的分解速率常数进行研究,并测定6种植物的叶片干物质含量、根比表面积、根组织密度以及叶凋落物和根系的碳(C)、氮(N)含量、纤维组分含量等功能性状,探讨了6种植物叶凋落物和根系的分解特征与其功能性状之间的关系。结果表明,6种植物叶片和根系性状的种间差异显著,大部分性状的最大值和最小值的比值在1到2之间,而个别性状如根系的C:N和根比表面积相差近4倍。叶凋落物和根系在分解过程中质量剩余率与分解速率常数整体变化趋势都表现出前期分解迅速,中期相对变缓,后期分解最慢的规律;并且糙隐子草的叶凋落物和根系分解最慢,而银灰旋花的叶凋落物分解最快,知母根系分解最快。通过相关分析和逐步回归分析发现,在不同分解时期,叶凋落物和根系的分解过程受到不同性状的影响。结构性碳水化合物含量是叶凋落物前期和后期分解以及根系前期分解的主要影响因素,非结构性碳水化合物含量则是根系中期和后期分解的主要影响因素;另外,叶凋落物在分解中期的分解速率主要受叶片干物质含量的影响,根系在分解中期和后期的分解速率还分别受到根系C:N和N含量的显著影响。研究结果对于预测大针茅草原的碳和养分循环过程具有重要指导意义。