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甲烷(CH4)已成为继二氧化碳(CO2)之后全球第二大温室气体。内蒙古温带典型草原是欧业大草原的重要组成部分,具有典型的生态地域代表性。全球变化引起内蒙古草原温度和水分的时空格局发生变化,土地利用和放牧对植物群落组成和多样性产生了很大的影响,使群落优势种的植物生产力降低,亚优势种和伴生种种类减少。本实验以大型实验IMGRE(Inner Mongolia GrasslandRemoval Experiment)为平台,研究了内蒙古温带典型草原植物群落组成对生态系统CH4通量的影响,得出以下结论:
⑴在内蒙古温带典型草原,CH4通量具有明显的季节差异,这主要受温度和水分季节变化的影响。存有不同植物功能型的群落对CH4通量的影响不同,处理间存在显著差异。PB(多年生丛生禾草)植物功能型的CH4通量表现最小,这可能主要与PB的生物学特性有关。PB具有高的养分和水分利用效率及植物C:N比,对土壤微生物的影响不同于其它植物功能型。
⑵草地生态系统中CH4通量随植物功能型多样性的增加而增加,在完全去除中(去除处理中目标植物功能型的所有个体)这种相关性达到统计学显著水平。这可能是由于随多样性的增加,群落中的环境趋于稳定,有利于CH4氧化菌的生长和繁殖。而在部分去除中(保留50%盖度的前提下,去除群落中的目标植物功能型)相关性不显著。主要是因为处理中,各植物功能型盖度相差很大,为了保留50%的盖度,样方中实际所含有的植物功能型数目与预期的数目不尽相同,一般要多于该样方中预期的植物功能型数目。
⑶植物功能型组成也会影响生态系统的CH4通量,而群落中的植物生物量对CH4通量的影响不大。群落中PR(多年生根茎类禾草)、PB植物功能型的存在能够降低生态系统中的CH4吸收,PF(多年生杂类草)、AB(一二年生植物)的存在能够促进生态系统CH4吸收。这可能与长期进化过程中不同植物功能型的生态位互补有关。在目标功能群被完全去除的样方中得到的结果表明’群落中优势植物功能型的去除,对于亚优势功能群和伴牛功能群具有一定的补偿作用。
⑷痕量气体层面上表明,植物功能型多样性及其组成对于生态系统功能具有显著的影响,特别是群落中的亚优势种和伴生种,对草地生态系统CH4交换也具有重要的而且是不可替代的作用。所以,针对目前内蒙古草原的现状,要制定科学合理的放牧政策,认真落实,保护群落中的亚优势种和伴生种,实现草原社会效益和生态效益的双赢。