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新疆是中国最主要的天然草地分布区域之一,其天然草地面积占全国的14.58%。过度放牧引起的天然草地退化是新疆面临的重大生态环境问题。本试验是与世行项目配套的全球环境基金的重要课题之一,其主要目标是通过对项目区内具有全球意义的天山及阿勒泰山内陆干旱区草地生态系统的碳循环研究,为新疆天然草地的可持续性发展提供理论依据。本试验取得了如下主要结论。1.本研究的结果认为,围栏使草原生物量增加,输入土壤的有机物质增多,同时土壤生态条件的改变促进了土壤有机质的形成,增加了土壤有机碳、氮的截存,有利于天然草地土壤有机碳、氮的提高和恢复。但由于土壤有机碳、氮的积累相对较慢,大部分又积存在土壤表层,需进一步深入研究围封的尺度。2.高山草甸、亚高山甸围栏外植物群落夏季CO2排放通量与气温及5cm、10 cm地温呈正相关关系,与15cm、20cm、25cm地温无相关性,而围栏内的CO2排放通量只与气温和5cm地温呈正相关关系。围栏时间较长的高山草甸围栏内土壤CO2平均排放通量高于围栏外,而围栏时间较短的亚高山草甸围栏内土壤CO2平均排放通量低于围栏外。研究还发现,高山草甸围栏外排放CO2 71%来自土壤呼吸;围栏内64%来自土壤呼吸;亚高山甸围栏外CO2近67%来自土壤呼吸;围栏内65%来自土壤呼吸。3.在围栏封育条件下,高山草甸和亚高山草甸生态系统是CH4的弱源,其平均排放通量分别为0.000399 g/m2.h、0.000228 g/m2.h;自然放牧条件下高山草甸和亚高山草甸生态系统是CH4的弱汇,平均排放通量分别为-0.000251 g/m2.h,-0.000978 g/m2.h。4.围栏内的植物碳通量均高于围栏外,增加幅度高山草甸>山地草原>亚高山草甸,山地草原围栏内外植物碳通量分别为0.8845 kg/m2、0.5666 kg/m2 ;亚高山草甸围栏内外植物碳通量分别为1.2506 kg/m2、1.0192 kg/m2 ;高山草甸围栏内外植物碳通量分别为2.3055 kg/m2、1.4454 kg/m2。5.围栏时间较长的高山草甸围栏内土壤有机碳通量高于围栏外,围栏时间较短的亚高山草甸和围栏割草的山地草原围栏内土壤有机碳通量均低于围栏外。这表明,围栏导致了初级生产固定碳显著增加,而土壤有机碳的积累相对很慢。在短期内围栏对土壤无机碳通量影响不大。