开垦对高寒草甸土壤有机碳影响的初步研究

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒草甸开垦后形成的一年生人工草地作为研究对象,开垦年限分别为0、1、11、16和20年,利用土壤有机碳密度分组法,进行了0~40cm土层土壤有机碳及不同组分（轻组有机碳,重组有机碳）含量及随开垦年限变化关系的研究。结果表明：高寒草甸开垦后其土壤有机碳的变化主要发生在0~10cm土层,土壤中SOC、LFOC和HFOC呈下降趋势,至20年时分别下降了10.5 %、26.7%、8.1 %,主要原因为当地较为强烈的风蚀作用、耕作侵蚀和开垦加剧了表层（0 ~10cm）土壤有机质的氧化分解,表层土壤中的粗有机物质在降水淋溶作用下,在土体下部重新淀积。而0 ~40 cm土体内,SOC、LFOC和HFOC略有增加,开垦20年,他们的累积速率分别为0.08 t C·hm-2·yr-1、0.07 t C·hm-2·yr-1、0.14 t C·hm-2·yr-1。人工草地长期种植虽然没有改变高寒草甸作为碳汇的基本功能,但却大大降低了其碳汇效应,植物-土壤系统年固定碳量由未开垦前的7.38t C·hm-2·yr-1下降至6.89 t C·hm-2·yr-1。     

土地利用变化对高寒草甸土壤有机质更新的影响

对青藏高原海北站区的自然土壤和扰动土壤进行高分辨率采样,测定土壤根系、有机碳及其¹⁴C含量;用¹⁴C示踪技术探讨土地利用变化对高寒草甸土壤有机质更新的影响.研究表明,土地利用变化对高寒草甸土壤碳循环影响显著.耕作活动导致扰动土壤有机碳储量比自然土壤增加29.35%;扰动土壤剖面10~50 cm深土壤有机质的¹⁴C含量相对富集;自然土壤大多数有机碳储存在土壤表层,更新时间<50 a,同一深度扰动土壤有机碳储量显著少,更新时间长(171~294 a);自然土壤10 cm以下有机碳主要为更新时间>1 000 a的稳定碳所控制,扰动土壤的相应值出现在40 cm以下;自然土壤有机质更新产生的CO₂通量为114 gC·m^-2·a^-1,扰动土壤为48.7 gC·m^-2·a^-1.     

川西高寒山地土壤有机碳与铁、铝矿物复合体分布特征

为了量化川西高寒山地土壤与铁、铝矿物相关的有机碳含量以及探讨川西高寒山地土壤铁、铝矿物对有机碳稳定性和累积方式的影响,采用选择性提取法研究了川西高寒山地的山地灰化土（MP)和高山草甸土（AM）中土壤有机碳与晶质金属氧化物（DH）提取、短程有序（HH）提取、矿物复合体以及有机—金属配合物（PP）提取中的有机碳和铁、铝的分布。结果表明,MP中DH,HH和PP提取的碳含量分别为(10.91±6.23) g/kg、(5.92±1.66) g/kg和(8.76±2.29) g/kg,分别占有机碳的20.92%,12.07%和19.93%;而AM中DH、HH和PP提取的碳含量分别为(9.05±1.33) g/kg、(5.52±1.02) g/kg和(9.12±3.21) g/kg,分别占有机碳的21.04%、12.47%和19.34%。3种提取剂提取的碳含量以及其占有机碳的百分比在MP和AW的A层土壤中均表现为PP > DH > HH,而在B层土壤中则表现为DH > PP ≈ HH。随着土壤深度的增加,深层土壤中次级矿物和晶体矿物丰度的显著增加,导致有机碳与铁、铝矿物复合体由有机—金属配合物主导转变为有机碳与晶质金属氧化物形成的复合体主导。PP提取的碳和其所占有机碳的百分比表现为A层高于B层,而DH和HH提取的碳含量和其所占有机碳的百分比大体表现为A层低于B层。由于MP特殊的土壤性质,这种差异在MP中更为明显。3种提取剂提取的金属（Al+Fe）含量在两种土壤中均表现为DH > HH > PP。而其提取的碳与金属的摩尔比表现为DH < HH < PP,说明随着铁、铝矿物的结晶度增加,其与有机质的作用从共沉淀、络合而向吸附作用转变。DH,HH和PP提取的碳与SOC的相关分析表明,MP中土壤有机碳的累积在一定程度上受晶质铁、铝矿物与有机质的相互作用而驱动;AM中土壤有机碳的累积在一定程度上受短程有序矿物与有机质的相互作用以及有机—金属配合物的驱动。本文研究表明,土壤中的铁、铝矿物与有机碳形成的复合体在一定程度上驱动着川西高寒山地土壤有机碳的积累,不同土壤类型中,与矿物相关的有机碳的分布不同,其有机碳的积累方式也不同。     

基于生物–环境–服务功能模型的三江源高寒草甸湿地不同恢复措施效果评价

研究以青海省三江源区退化草甸湿地为研究区,对湿地环境和功能进行评估,构建了基于生物(Biology)-环境(Environment)-服务功能(Service)的BES模型(涉及3个生物指标,4个环境指标,8种生态系统服务功能指标)评估3种湿地恢复技术(Ⅰ-补播草种+生长期封育;Ⅱ-围栏封育和Ⅲ-防鼠样地)对湿地恢复的效果。基于2017年和2018年的监测数据,计算湿地综合健康指数(Comprehensive healthy index,CHI)和净变动指数(Net variation index,NVI),分析不同恢复措施下湿地健康的恢复过程及其恢复程度。结果表明:①3种修复技术在湿地恢复中均取得较好的效果。湿地的综合健康指数从2016年未实施任何措施时的0.499分别上升至0.712、0.716和0.650,湿地健康水平由警戒状态恢复至良好状态;②评价期内恢复技术Ⅰ和Ⅱ对湿地恢复效果均好于恢复技术Ⅲ,但未发现恢复技术Ⅰ和Ⅱ之间存在显著差别;③高寒湿地生物指标与供给指标恢复速度较快、恢复程度较好,而土壤支持等指标恢复速度较慢、幅度较小。补播草种有助于短时、高效地恢复湿地植被,而实现土...     

松嫩草原典型群落对应表土植硅体组合特征

植硅体在草原古植被重建中具有重要意义和巨大潜力。对松嫩草原的57个表土样品植硅体从形态类型、组合两方面进行分析,通过DCA（Detrended Correspondence Analysis）排序确定各形态类型的生态意义,判别分析实现了较精细水平上的群落类型判别。研究结果表明：松嫩草原典型群落对应表土植硅体组合多以平顶帽型为优势类型;弱齿型和多齿型指示相对湿润的环境,针茅哑铃型能够指示针茅群落,简单哑铃型能够指示较干旱的环境且对应于羊草、冰草等群落,较高含量的硅质突起指示苔草属群落。判别分析结果将57个表土样品划分为4组：灌丛群落、非禾草草本植物群落、C₃禾草群落以及C₄禾草群落,各自的正确率分别为85.7%、89.5%、79.2%和85.7%,总正确率为84.2%。本项研究对理解松嫩草原植硅体的环境意义,为恢复区域古植被提供了现代过程依据,以期在日后通过沉积物植硅体分析得到稍高精度的古植被重建结果。