水氮添加對內蒙古典型草原放牧生態(tài)系統(tǒng)碳交換的影響.pdf

1、放牧是內蒙古草原最主要的利用方式。近些年來，由于長期高強度的放牧導致草地土壤養(yǎng)分含量降低、持水能力下降，加速了草地的退化速度，從而使草地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯潛力降低。水氮成為了內蒙古典型草原生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程的兩大主要限制因子。碳氮元素作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最基本的兩大生源要素，兩者的循環(huán)過程相互耦合，互相影響。二者在植物有機體內和土壤中的比例關系在很大程度上控制著生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的平衡，決定著草地生態(tài)系統(tǒng)碳源與匯的轉化。氮素在生態(tài)系統(tǒng)碳交換過程中

2、的效應通常會依賴于水分條件。因此，在影響草地碳交換過程的各因子中，水氮輸入的影響不容忽視。
　　本研究在內蒙典型草原長期放牧實驗區(qū)，設計了水氮添加實驗。首先探討不同放牧強度對我國溫帶典型草原碳交換的影響。進而研究水氮添加對長期放牧干擾下的草原生態(tài)系統(tǒng)碳交換的影響。特別是不同放牧梯度下，典型草原生態(tài)系統(tǒng)碳交換對水氮添加的響應。取得如下主要結果:
　　(1)長期的放牧干擾導致生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換(Net Ecosystem CO2

3、Exchanges，NEE)、生態(tài)系統(tǒng)總初級生產力（Gross Ecosystem Productivity, GEP）和生態(tài)系統(tǒng)呼吸(Ecosystem Respiration，ER)均降低，但各放牧梯度間無顯著差異。放牧干擾沒有改變生態(tài)系統(tǒng)碳源與碳匯的關系。
　　(2)放牧對典型草原群落的兩個優(yōu)勢種羊草和大針茅的比例變化有顯著影響。隨著放牧強度的增加大針茅在群落中的比例顯著增加，而羊草的比例顯著下降。
　　(3)坡地生態(tài)

4、系統(tǒng)凈碳交換(NEE)顯著高于平地，而地形（平地和坡地）對生態(tài)系統(tǒng)初級生產力(GEP)沒有顯著影響。
　　(4)水氮添加對生態(tài)系統(tǒng)碳交換有促進作用，水氮互作效應尤為顯著。水氮同時添加使平地系統(tǒng)的NEE，ER和GEP分別增加了28％，9％和18％，坡地分別增加了2％，14％和21％。
　　(5)草地生態(tài)系統(tǒng)的凈碳吸收在連續(xù)兩個測定年份均表現(xiàn)為單峰曲線。生長季初期較低，隨著牧草的生長逐漸增加，碳吸收的峰值均出現(xiàn)在8月初，之后逐漸

5、降低，在生長季末期甚至轉變?yōu)樘荚?。生態(tài)系統(tǒng)碳交換的季節(jié)動態(tài)與降雨量和溫度的季節(jié)變化模型相吻合。
　　(6)氮素添加與水氮同時添加都顯著增加了群落的地上生物量，而對群落優(yōu)勢種羊草和大針茅的在群落中比例變化沒有顯著影響。
　　(7)生態(tài)系統(tǒng)碳交換指標NEE、ER和GEP均與土壤溫度呈顯著正相關關系，但是與土壤水分關系不顯著。
　　分析不同放牧強度干擾下，草地生態(tài)系統(tǒng)碳交換對水氮添加的響應，以及在全球CO2濃度升高的大背景下