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草地土壤碳库是陆地生态系统重要碳库之一,放牧是我国北方草原的主要利用和管理方式,研究不同放牧制度对草地生态系统碳库影响,对维持草原生态系统碳库稳定,缓解全球气候变化有重要意义。本研究选取内蒙古锡林浩特典型草原区,设置对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(MG)四种实验处理,测定和分析了在持续放牧6年中土壤总有机碳、无机碳、轻组有机碳和重组有机碳等土壤碳组分以及土壤氮及其物理组分含量的变化,揭示了放牧强度和环境因子对土壤碳、氮组分影响。主要研究结果如下:
1、2012-2018年间连续6年放牧后,土壤全碳(99.8-117.96 g/kg)、全氮(8.84-9.82 g/kg)、有机碳(13.6-17.2 g/kg)含量均未表现出明显的年际变化,并且年内不同放牧处理之间也没有显著差异。
2、0-50cm土层中,轻组有机碳(LFOC)含量在5.5-7.03g/kg之间,占总有机碳的比重约为34.69%-44.97%;轻牧(LG)导致土壤LFOC逐年增加,牧后六年(2018年),LFOC显著高于牧前(P<0.05),表明LG可以促进土壤LFOC的积累;中牧(MG)和重牧(HG)处理下轻组有机碳与牧前相比有降低趋势(P>0.05);土壤轻组氮含量约为0.44-0.57g/kg,占土壤总氮的22.46%-29.12%,其变化趋势与轻组有机碳相同,都有向表层聚集的趋势,且变化幅度较大;轻组有机碳、氮与总土壤有机碳、全氮之间均有显著相关关系(P<0.01)。
3、重组有机碳(HFOC)含量约为8.08-9.1g/kg,占土壤有机碳的比重为56.06-60.67%,三种不同放牧强度下与牧前相比,HFOC含量差异均不显著(P>0.05),且2018年内,LG、MG和HG三种不同强度放牧处理之间HFOC含量均无显著差异。重组氮含量约为0.68-0.76g/kg,占土壤全氮的比值为38.17-40.57%;变化趋势与重组有机碳基本相同;重组有机碳、氮与总土壤有机碳、全氮之间均有显著相关关系(P<0.01)。
4、土壤全碳、全氮与年均温、年降雨量之间均没有显著相关性,说明土壤全碳、全氮性质较稳定,不易受外界环境变化影响;轻组有机碳、氮与年均温呈负相关关系,但相关性较低(P>0.05),而与年降雨量呈正相关关系;重组有机碳、氮与温度呈正相关关系,且重组氮与温度显著正相关(P<0.05);重组有机碳、氮含量与年降雨量呈负相关,但不显著(P>0.05),说明年度气候波动对土壤有机碳及其组分的影响不大。
5、放牧前(2012年)地上与地下生物量碳分别为:103.85-124.87g/kg,1204.39-1447.27g/m2放牧6年后不同放牧梯度地上与地下生物量碳均显著降低,2018年地上与地下生物量碳分别为:33.65-46.22g/kg,921.74-1059.5g/m2。但2018年不同放牧强度的地上与地下生物量碳变化不显著。
1、2012-2018年间连续6年放牧后,土壤全碳(99.8-117.96 g/kg)、全氮(8.84-9.82 g/kg)、有机碳(13.6-17.2 g/kg)含量均未表现出明显的年际变化,并且年内不同放牧处理之间也没有显著差异。
2、0-50cm土层中,轻组有机碳(LFOC)含量在5.5-7.03g/kg之间,占总有机碳的比重约为34.69%-44.97%;轻牧(LG)导致土壤LFOC逐年增加,牧后六年(2018年),LFOC显著高于牧前(P<0.05),表明LG可以促进土壤LFOC的积累;中牧(MG)和重牧(HG)处理下轻组有机碳与牧前相比有降低趋势(P>0.05);土壤轻组氮含量约为0.44-0.57g/kg,占土壤总氮的22.46%-29.12%,其变化趋势与轻组有机碳相同,都有向表层聚集的趋势,且变化幅度较大;轻组有机碳、氮与总土壤有机碳、全氮之间均有显著相关关系(P<0.01)。
3、重组有机碳(HFOC)含量约为8.08-9.1g/kg,占土壤有机碳的比重为56.06-60.67%,三种不同放牧强度下与牧前相比,HFOC含量差异均不显著(P>0.05),且2018年内,LG、MG和HG三种不同强度放牧处理之间HFOC含量均无显著差异。重组氮含量约为0.68-0.76g/kg,占土壤全氮的比值为38.17-40.57%;变化趋势与重组有机碳基本相同;重组有机碳、氮与总土壤有机碳、全氮之间均有显著相关关系(P<0.01)。
4、土壤全碳、全氮与年均温、年降雨量之间均没有显著相关性,说明土壤全碳、全氮性质较稳定,不易受外界环境变化影响;轻组有机碳、氮与年均温呈负相关关系,但相关性较低(P>0.05),而与年降雨量呈正相关关系;重组有机碳、氮与温度呈正相关关系,且重组氮与温度显著正相关(P<0.05);重组有机碳、氮含量与年降雨量呈负相关,但不显著(P>0.05),说明年度气候波动对土壤有机碳及其组分的影响不大。
5、放牧前(2012年)地上与地下生物量碳分别为:103.85-124.87g/kg,1204.39-1447.27g/m2放牧6年后不同放牧梯度地上与地下生物量碳均显著降低,2018年地上与地下生物量碳分别为:33.65-46.22g/kg,921.74-1059.5g/m2。但2018年不同放牧强度的地上与地下生物量碳变化不显著。