封育措施对巴塘高寒草甸植被群落结构及土壤持水能力的影响

选取巴塘高寒草甸设置封育及自然放牧样地,通过野外实地监测及室内试验相结合的方法,分析封育措施对植被群落结构及土壤持水能力的影响。结果显示:1)封育措施显著提高了高寒草甸植被群落总盖度及平均高度(p0.05),增加了群落的物种丰富度、均匀度及复杂程度,植被群落中禾本科和豆科植物等优良牧草显著增加,菊科、莎草科以及有毒杂草类植物所占比重有所下降。2)封育措施丰富了高寒草甸植被群落垂直分层结构,退化草地垂直结构由一层增加至三层。3)封育措施降低了高寒草甸0~40 cm层面土壤容重,二者差异在10~20 cm层面最明显(p0.05)。4)尽管未达到显著水平(p0.05),封育样地0~40 cm层面土壤有机碳密度均高于自然放牧样地。5)封育措施明显改善了高寒草甸土壤持水能力。其中,封育样地0~10、10~20、20~40 cm深度土壤饱和持水量、毛管持水量及田间持水量均高于自然放牧样地,封育条件下0~40 cm整个土层土壤饱和持水量、毛管持水量及田间持水量增加速率分别为1.4、1.9、1.7 mm/a。封育措施有利于退化草地生态环境的恢复,是遏制和改善高寒草地退化的有效措施。     

准噶尔盆地西北缘梭梭、假木贼、盐穗木群落土壤呼吸特征比较

干旱区是对气候变化较敏感的特殊而重要的地理单元,研究干旱区的土壤呼吸及其影响因素对于深入理解全球碳循环具有极其重要的意义.根据2006年5～10月对准噶尔盆地西北缘梭梭、假木贼、盐穗木等三种主要荒漠植物群落的土壤呼吸速率及主要环境因子的逐月监测资料,分析了梭梭、假木贼、盐穗木等群落土壤呼吸速率的差异及对温度、土壤含水量变化的响应.结果表明:这三种荒漠植物群落土壤呼吸速率日变化随温度升高而上升,日动态均呈单峰型特征,最高值皆出现在14:00,最低值出现在早晨8:00,土壤呼吸速率最大值出现时间提前于气温最高值出现的时间.三种植物群落土壤呼吸速率的月变化特征具有一致性,呈现单峰曲线,与近地面气温的变化趋势基本一致.在植物生长季,按平均土壤CO2释放速率、季节变幅大小排序为:梭梭群落假木贼群落盐穗木群落,群落间土壤呼吸速率差异显著,群落内不同季节土壤呼吸速率差异不显著.假木贼和盐穗木群落土壤呼吸速率日变化与近地面气温、地表温度和5 cm土壤温度具有极显著相关性,与10 cm土壤温度具有显著相关性,拟和关系均符合三项式函数关系(P<0.01).梭梭和盐穗木群落与20～30 cm、30～40 cm层土壤含水量呈显著相关水平.     

毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落土壤水分动态特征

以流动沙地作对照,在毛乌素沙地选择半固定沙地油蒿(Artemisia ordosica)群落、具生物结皮的油蒿群落和油蒿+本氏针茅(Stipa capillata)群落设置样地,以10min间隔获取5、15、30、50、70cm深度土壤水分实时监测数据,分析生长季不同植被覆盖下沙地土壤水分动态变化特征。结果表明:(1)4个样地均为秋季储水量最大,油蒿+本氏针茅群落0~80cm层土壤储水能力最强,平均增加了30mm。(2)受土壤蒸发影响的同时,得不到春季小降水事件的补给,流动沙地20~60cm层春季土壤含水量只有4%,生长季波动明显,呈双峰型,0~20cm层和60~80cm层土壤含水量较稳定;半固定沙地油蒿群落0~60cm层土壤含水量长期处于6%左右,60~80cm层春季最低、夏季和秋季得到较好的补给,呈双峰型;具生物结皮的油蒿群落0~10cm平均土壤含水量大于10~20cm层,0~10cm层土壤水分受生物结皮影响呈双峰型,而10~60cm土壤水分较稳定,呈单峰型,60~80cm层土壤含水量在春季最低,呈双峰型;油蒿+本氏针茅群落土壤持水性有明显增加,夏季和秋季土壤含水量可长期处于12%~14%,呈明显的双峰型,而60~80cm土层得不到充分的降水补给,长期处于4%左右,呈单峰型。(3)不同植被覆盖的沙地土壤水分对30mm左右降水的响应深度不同,流动沙地可到70cm,半固定沙地油蒿群落到50cm,具生物结皮的油蒿群落到30cm,油蒿+本氏针茅群落到40cm;极端降水能够影响所有样地0~70cm土壤含水量。     

生物结皮对内蒙古沙地灌丛草地土壤呼吸特征的影响

利用静态暗箱法分析生物结皮对内蒙古典型油蒿沙地灌丛草地土壤呼吸变化特征及水热敏感性影响。结果表明:生物结皮(BSC)与裸地(BG)土壤呼吸速率表现出类似的季节变化动态,BSC土壤呼吸年内变异系数约66.6%~81.7%,高于同期BG的50.9%~76.5%,其年际变异(22.4%)远大于BG(8.0%);BSC生长季土壤呼吸总量约126.88~186.07 gC/m²,显著高于BG(91.22~100.90 gC/m²)(p<0.05);BSC土壤呼吸对表层土壤水分变化的响应较BG更敏感,两个年份生长季BSC与BG表层0~10 cm土壤含水量变化分别能够解释土壤呼吸变异的81.3%,53.2%,57.8%以及55.4%。     

不同改良措施对退化羊草（Leymus chinensis）草原的影响

 对1983年通过不同改良措施（播种羊草、耙地、围栏封育）处理过的退化羊草草原群落特征进行比较研究,结果表明：虽然经过23 a的恢复,土壤条件仍有差别,经过耙地处理土壤容重最小,含水量最高;三种改良措施的增产效果都很明显,播种羊草、耙地、围栏封育的群落地上生物量比围栏外分别提高了127.30%、146.64%、138.04%;播种羊草和耙地处理的根茎禾草所占比例较高,而围栏外和围栏封育处理的丛生禾草所占的比例较高;三种改良措施中,旱生植物的绝对生物量都低于围栏外;耙地处理后群落多样性最高,而围栏外均匀性指数最高。综上所述：经过耙地改良所产生的效果维持时间最长,而播种羊草和围栏封育改良的后效依然存在。     

放牧及围封对科尔沁沙质草地土壤呼吸的影响

放牧及围封是引起沙质草地生态系统变化的重要因素。对科尔沁地区放牧和围封不同年限的沙质草地进行土壤呼吸动态测定与分析,结果表明:(1)植物生长初期土壤呼吸速率日平均值,围封样地的显著大于放牧样地的(p<0.05);植物生长末期土壤呼吸速率日平均值,放牧样地的显著大于围封样地的(p<0.05)。围封17年和围封22年样地的土壤呼吸速率日平均值相比较,7月上旬之前,围封17年样地的较围封22年样地的大,而7月中旬以后,围封22年样地的较围封17年样地的大,且差异均显著(p<0.05)。(2)土壤呼吸速率的季节动态对放牧和围封的响应过程相似,但围封引起的变异相对较小;土壤呼吸速率季节平均值,围封22年样地的显著大于围封17年的(p<0.05)和放牧的(p<0.01),围封17年样地的大于放牧的(p>0.05),故围封可以增强土壤CO₂的排放,且在一定的时间内,土壤CO₂的排放速率与围封时间正相关。(3)土壤温度和土壤体积含水率可解释土壤呼吸速率的变异从大到小依次为放牧(58%)>围封22年(39%)>围封17年(28%)。     

准噶尔盆地梭梭群落下土壤CO2释放规律及其影响因子的研究

 采用开路式自动土壤碳通量测量系统（LI-8100）测定了准噶尔盆地荒漠梭梭群落生长季的土壤呼吸速率,并分析了温度和土壤水分对土壤呼吸的影响,结果表明:土壤CO2释放速率有明显的日变化和季节动态,日最大排放速率出现在13:00—15:00时,最小排放速率在8:00时。土壤CO2释放速率日变幅最大值为0.90 μmol·m-2·s-1、最小值为0.24 μmol·m-2·s-1、平均速率是(0.548±0.076)μmol·m-2·s-1;土壤呼吸作用在生长季中的动态呈单峰曲线,顺序为6月＞7月＞8月＞9月＞5月＞10月。相关性分析表明,土壤呼吸速率与气温、地表温度和5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm、30 cm、35 cm、40 cm、50 cm层土壤温度呈极显著和显著正相关关系,土壤呼吸速率与地表温度间的线性关系为Y=0.017X+0.033,（R2=0.566, P<0.001）,并得出Q10值为1.65。土壤含水量与土壤呼吸速率间的相关性不显著。     

青藏高原高寒草甸生长季土壤呼吸的昼夜变化及其季节动态

采用LI-8100土壤呼吸监测系统,于2015年6~10月对青藏高原高寒草甸的土壤呼吸进行监测,分析了土壤温度和土壤湿度对草甸昼、夜间土壤呼吸特征及其季节动态变化的影响。结果表明:(1)样地观测期内,土壤呼吸速率存在明显的日变化和季节变化规律,呈现单峰趋势,呼吸速率的日峰值出现在15:00左右,季节峰值出现在8月上旬;(2)生长季内,土壤温度是高寒草甸土壤呼吸的主要控制因子,其可以解释土壤呼吸季节变化的69%(指数函数)和72%(Arrhenius模型);土壤温度和土壤水分的复合模型可以解释土壤呼吸的81%;(3)观测期内昼、夜的Q10值分别为2.66和3.29,昼间土壤温度反应灵敏度要比夜间小,验证土壤呼吸的敏感性指数随温度的降低而增加。     

围栏封育对青海湖地区芨芨草草原生物量的影响

选择青海湖地区的芨芨草草原为研究对象,以围栏内封育和围栏外自由放牧的草地做比较,研究了围栏内外枯枝落叶量、地上生物量的季节动态变化和地下生物量的状况。结果表明:枯落物生物量的季节动态围栏内外均呈现高—低—高的变化趋势,且围栏内枯落物量大于围栏外。群落总地上生物量、禾草类、杂类草和豆类草生物量围栏内外均呈现明显单峰型生长曲线,围栏内地上总生物量和禾草类生物量均大于围栏外,杂类草和豆类草生物量则是围栏外大于围栏内。围栏内外群落的地下生物量垂直分布均呈典型的倒金字塔型,从地表向下地下生物量的空间分布呈递减趋势。地下生物量主要集中分布在0~10 cm,围栏内外分别达1 408.778 g和940.934 g,占总地下生物量比例分别是84.65%和77.12%;而在10~20 cm和20~30 cm两层无论是重量,还是所占的比例,都是围栏外大于围栏内。该地区降雨量和气温呈单峰的增长,且雨热同季,这也和植物的生长规律吻合,土壤含水量达到最高值的时间较降雨量和气温滞后。围栏外地上生物量的季节变化和月均气温、降雨量呈极显著正相关关系,围栏外月均地上生物量的累积量与土壤含水量呈显著负相关关系;地上生物量的月增长率与月均气温和降雨量呈显著正相关关系;围栏内地上生物量的增长率与月均气温呈极显著正相关关系,其他相关关系微弱。     

紫色土旱坡地土壤异养呼吸速率及其温度敏感性

为探讨紫色土旱坡地土壤异养呼吸速率特征,采用静态暗箱-气相色谱法于2010年12月至2011年10月观测了土壤异养呼吸日变化、季节性变化及土壤温度和湿度.结果表明:土壤异养呼吸速率日变化特征呈单峰型曲线,其最大值和最小值分别出现在16:00和08:00;土壤异养呼吸速率季节变化明显,冬季低,夏季高,最大值为654.2 mg CO2/(m2 h),最低值为38.1 mg CO2/(m2 h),平均值为325.2 mg CO2/(m2h),小麦季土壤异养呼吸CO2排放总量为307.9 g C/m2,玉米季为384.8 g C/m2,全年为692.7 g C/m2,玉米季土壤异养呼吸CO2排放总量显著高于小麦季(P＜0.05);小麦季土壤异养呼吸敏感性参数Q10值高于玉米季,说明小麦季土壤异养呼吸速率对温度变化较玉米季敏感.地表温度和土壤5 cm温度的Q10值分别为3.16和3.22,土壤5 cm温度对土壤异养呼吸速率的影响较地表温度敏感;当土壤湿度(WFPS)高于60％时,土壤湿度和土壤异养呼吸速率为显著的负相关(R=-0.550,P=0.02),60％以下二者无显著关系,该研究可为调控紫色土旱坡地有机碳气态支出过程提供参考.     

Soil Respiration Dynamics and Influencing Factors in Typical Steppe of Inner Mongolia under Long-term Nitrogen Addition

We investigated soil respiration (Rs) dynamics and influencing factors under different nitrogen (N) addition levels (0, 2, 4, 8, 16, 32 g m^-2 yr^-1) on typical grassland plots in Inner Mongolia. We measured soil respiration, temperature, moisture and nutrients. We found that N addition did not change dynamic characteristics of Rs; daily and seasonal dynamics followed a single peak curve. N addition reduced Rs during the growing season. Rs under N2, N4, N8, N16 and N32 treatments decreased by 24.00%, 21.93%, 23.49%, 30.78% and 28.20% in the growing season, respectively, compared to the N0 treatment. However, Rs in the non-growing season was not different across treatments. Rs was significantly positively correlated with soil temperature and moisture and these two factors accounted for 72%-97% and 74%-82% of variation in Rs, respectively. The soil respiration temperature sensitivity (Q₁₀) was between 2.27 and 4.16 and N addition reduced Q₁₀ except in the N8 treatment.     

疏勒河源冻土区高寒草甸土壤碳氮含量特征

土壤碳氮是高寒植被响应多年冻土区生态环境变化的重要营养和能源物质,但对其调查仍以生长季的单次采样为主,缺乏对其他季节的研究,这对于准确把握多年冻土区土壤碳氮含量及储量评估存在明显局限性。为此,本研究以青藏高原东北缘祁连山西段疏勒河源多年冻土区高寒草甸为对象,对0—50 cm土层土壤有机碳（Soil Organic Carbon, SOC）、全氮（Total Nitrogen, TN）含量及其比值（C/N）的剖面分布和季节变化及其影响因素进行分析。结果表明：（1）SOC、TN剖面分布规律一致,0—10 cm土层均显著高于10—50 cm各层（P<0.05）,0—50 cm深度仅秋季逐渐下降,而春夏冬季0—30 cm递减。（2）SOC、TN含量存在季节变化,SOC表现为夏季>冬季>春季>秋季,TN表现为春秋冬季含量一致,夏季略低。（3）C/N季节变化显著,夏季显著最高,秋季显著最低（P<0.05）。（4）土壤含水量和生物量是影响SOC、TN及C/N剖面分布和季节变化的关键因素。（5）夏季土壤碳氮密度均高于全年平均。可见,仅单一节点（生长季为主）调查以表征全年土壤碳氮储量存在高估趋势。     

内蒙古温带半干旱羊草草原N2O通量及其影响因素

利用静态箱 -气相色谱法于 2 0 0 1～ 2 0 0 3年对内蒙古锡林河流域羊草草原进行了连续 2年的野外定位试验 ,获得羊草草原原状群落与土壤N2 O年排放通量分别在 3 91～ 4 71μgm- 2h- 1以及 5 5 0～ 10 0 3μgm- 2 h- 1范围内变动 ,证明内蒙古温带半干旱羊草草原生态系统是大气中N2 O的源 ;系统分析了羊草草原N2 O通量的季节变化、源汇特征以及关键的环境因子对草地N2 O通量的影响等 ,建立了N2 O通量与环境因子间的回归方程 ;并利用两年连续完整的观测数据对羊草草原N2 O年排放量进行了估算     

锡林河流域羊草草原暗栗钙土矿质氮动态变化

通过野外采样,分析了内蒙古锡林河流域三个不同放牧强度羊草草原0～30cm表层土壤中矿质氮（NH₄⁺-N+NO₃^--N）的浓度特征,研究了它们在生长季期间的含量变化情况。结果表明:羊草草原暗栗钙土中矿质氮主要以NH₄⁺-N形式存在,矿质氮含量仅占土壤全氮的0.20%～0.92%;土壤矿质氮含量随草地放牧强度升高而降低,围封禁牧多年的羊草样地矿质氮含量高于轮牧地和自由放牧地;生长季期间0～10cm、10～20cm和20～30cm各层次土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N含量随土壤温度、水分和植物生长吸收的变化而波动明显,不同深度土壤矿质氮的季节变化趋势基本一致,表层0～10cm土壤矿质氮含量波动幅度最大:在4月和7、8月份,NO₃^--N和NH₄⁺-N浓度分别出现峰值;NH₄⁺-N和NO₃^--N含量随采样深度增加而降低,各采样点0～30cm土壤中NH₄⁺-N含量均高于NO₃^--N。     

Cold-season soil respiration in response to grazing and warming in High-Arctic Svalbard

The influence of goose grazing intensity and open-topped chambers (OTCs) on near-surface quantities and qualities of soil organic carbon (SOC) was evaluated in wet and mesic ecosystems in Svalbard. This study followed up a field experiment carried out in 2003–05 (part of the project Fragility of Arctic Goose Habitat: Impacts of Land Use, Conservation and Elevated Temperatures). New measurements of soil CO₂ effluxes, temperatures and water contents were regularly made from July to November 2007. SOC stocks were quantified, and the reactivity and composition measured by basal soil respiration (BSR) and solid-state ¹³C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Results reveal variations in soil carbon cycling, with significant seasonal trends controlled by temperature, water content and snow. Experimental warming (OTCs) increased near-surface temperatures in the growing season, resulting in significantly higher CO₂ effluxes. Different grazing intensities had no significant effects on observed soil respiration, but BSR rates at the mesic site (13–23 µg CO₂ g soil-C⁻¹ h⁻¹) were highest with moderate grazing and lowest in the absence of grazing. A limited effect of grazing on microbial respiration is consistent with a lack of significant differences in SOC quantity and quality. NMR data show that the composition of A-horizon SOC is dominated by O-N-alkyl C and alkyl C groups, and less by carboxyl C and aromatic C groups: but again no marked variation in response to grazing was evident. It can be concluded that two years after a goose grazing experiment, SOC cycling was less than the natural variation within contrasting vegetation types.     

Camel grazing affects species diversity and community structure in the deserts of the UAE

Camel grazing plays a crucial role in the desert ecosystems of the UAE. In this study, we compare areas grazed by small antelope (Al Maha Resort – the AMR) with areas grazed by both camels and small antelope (Dubai Desert Conservation Reserve – the DDCR). A total of 126 plots were selected during the growing season 2006/07 on three soil substrates: gravel plains, sand flats and sand dunes. In each plot, several vegetation parameters were assessed: density, frequency, percent cover and diversity indices. The replacement of camels with wild antelope has significantly increased the number of species on gravel plains, vegetation density on sand dunes and diversity indices on both sand flats and sand dunes, but significantly decreased plant cover on sand flats and sand dunes. The increase in species diversity in the AMR was attributed to moderate grazing by antelope. Replacement of camels by antelope in the AMR has resulted in change in plant community composition of the three substrate types. Species recovered after protection from camel grazing are palatable, especially for camels, except Heliotropium kotschyi and Aerva javanica. The absence of most of the palatable species from the DDCR was attributed to both selective foraging and overgrazing by camels.     

石羊河下游人工梭梭林土壤呼吸变化特征及其与水热因子的关系

土壤呼吸不仅是反映土壤生物活性的重要指标，也是全球碳循环研究中备受关注的热点问题。在地处典型干旱区的石羊河下游，以流动沙丘和去除土壤结皮人工梭梭林为对照，采用LI-8100土壤碳通量监测系统研究了栽植约40 a、30 a、10 a和5 a的人工梭梭林生长季和非生长季的土壤呼吸日变化，并分析了土壤水分和温度对土壤呼吸的影响。结果表明：（1）不同林龄梭梭林生长季和非生长季土壤呼吸速率的日变化均为明显的单峰曲线，且呈现出一定的波动性，日最大排放速率出现在12:00～14:00时，最小值出现在8:00时左右。（2）梭梭林营造和去结皮处理显著提高了沙漠土壤呼吸速率，而且不同林龄土壤呼吸速率大体上随着种植年限的增加而递增，表现为MC >40 a>30 a>10 a>MS >5 a，非生长季表现为MC >40 a>10 a>5 a>30 a>MS。（3）不同林龄梭梭林土壤呼吸速率均具有明显的季节变化特征，生长季（8 月）的土壤呼吸作用明显强于非生长季（1月）。（4）相关性分析表明，生长季和非生长季土壤呼吸均与0～5 cm土壤水分显著相关，且均呈二次曲线关系，分别为Y =-0.205 8X ²+0.946 5X-0.316 6（R ² =0.506 ²，P= 0.041 7）和Y= 0.118 7 X ²+0.156 3X+0.118 8（R ²=0.675 7，P =0.001 1）；但与10 cm土壤温度的相关性不显著，土壤水分是影响人工梭梭林土壤呼吸的关键因素。该研究进一步证明了人工梭梭林的营造有效改善了沙漠土壤的生物活性，提高了土壤碳通量水平，以土壤结皮破坏为基本特征的人工梭梭林退化和沙漠化必然在短期内加剧碳排放。因此，需要在沙漠地区合理营造人工林，并在造林和林业管理过程中注意保护土壤结皮，以减少CO²排放。     

Effects of seasonal grazing,drought, fire,and carbon enrichment on soil microarthropods in a desert grassland

This study was designed to test hypotheses about the combined effects of short-term, seasonal grazing with seasonal drought, fire, and carbon enrichment on soil microarthropod communities in a Chihuahuan Desert grassland. The study was conducted in eighteen 0.5 ha plots following three consecutive years of treatment: six plots intensively grazed in summer, six in winter, and six not grazed. There was no difference in perennial grass cover on the summer-grazed and winter-grazed plots. Intensive seasonal grazing had no effect on the abundance and community composition of soil microarthropods. Within each plot there were six subplots: summer rain-out, winter rain-out, burned, glucose amendment, rain-out control and burn-glucose control. Fire and carbon enrichment had no significant effect on soil microarthropod abundance or community composition. The average number of microarthropods ranged from 8915 ± 1422 m⁻² in the ungrazed, unburned plots to 7175 ± 1232 m⁻² in the winter-grazed, unburned plots. Microarthropod densities in the glucose-amended plots were 8917 ± 4902 m⁻² in the winter-grazed plots and 10,731 ± 863 m⁻² in the glucose-amended, summer-grazed subplots.The prostigamatid mite, Tydeus sp., was the most abundant microarthropod taxon in all treatment plots.