放牧強(qiáng)度和草地利用方式對(duì)內(nèi)蒙古典型草原土壤氮礦化和凋落物分解的影響.pdf

1、全球變化背景下，開(kāi)展草原生態(tài)系統(tǒng)土壤氮庫(kù)、氮礦化作用、凋落物分解的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及其對(duì)環(huán)境變化和人類(lèi)活動(dòng)干擾的響應(yīng)與適應(yīng)機(jī)制的研究，有助于我們深入了解和掌握草地生態(tài)系統(tǒng)的退化機(jī)理，為合理利用草地資源和草地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。本研究依托內(nèi)蒙古錫林河流域中國(guó)科學(xué)院內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)定位研究站的大型放牧控制試驗(yàn)平臺(tái)，研究了不同放牧強(qiáng)度和草地利用方式下土壤氮庫(kù)、氮礦化速率和凋落物分解過(guò)程中氮素儲(chǔ)量的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化及其與生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)

2、系。該放牧試驗(yàn)開(kāi)始于2005年，試驗(yàn)設(shè)置有2種放牧制度（傳統(tǒng)放牧和混合利用）和7個(gè)放牧強(qiáng)度（0、1.5、3.0、4.5、6.0、7.5 and9.0sheep hm-2），采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共計(jì)56個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。在混合利用方式下，放牧區(qū)和割草區(qū)每年輪換一次，即第一年為放牧處理，第二年轉(zhuǎn)為割草處理，反之亦然。在傳統(tǒng)利用方式下，放牧區(qū)和割草區(qū)不輪換，即放牧區(qū)一直進(jìn)行放牧處理，割草區(qū)一直進(jìn)行割草處理。放牧?xí)r間為每年的6月初至9月中旬，持續(xù)100

3、d左右，晚上不歸牧；打草時(shí)間為每年的8月中旬。
　　2008年10月至2009年9月，研究了土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)和凈氮礦化速率的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及其與生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系。結(jié)果表明，在非生長(zhǎng)季和生長(zhǎng)季旺期，放牧區(qū)的土壤凈氮礦化速率都有不同程度的減少，且在非生長(zhǎng)季，所有的放牧區(qū)都出現(xiàn)了氮固持現(xiàn)象。在生長(zhǎng)季初期，放牧促進(jìn)了凈氮礦化并增加了累積氮礦化量。放牧對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)和凈氮礦化速率季節(jié)動(dòng)態(tài)的影響主要是受土壤溫度和濕度的調(diào)控，在生長(zhǎng)季旺期土壤濕

4、度起主要作用。放牧可以通過(guò)改變植物的凈初級(jí)生產(chǎn)力、生物量氮含量以及氮素的利用效率進(jìn)而影響土壤無(wú)機(jī)氮含量和氮礦化。從季節(jié)變化而言，土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)和凈氮礦化作用主要受放牧強(qiáng)度、土壤溫度、濕度以及它們之間交互作用的影響。
　　2009年6月至2010年9月，研究了施尿和施糞對(duì)土壤不同層次無(wú)機(jī)氮含量和植物功能性狀的影響。結(jié)果表明，土壤無(wú)機(jī)氮含量對(duì)施尿和施糞的響應(yīng)隨取樣時(shí)間和土壤層次不同而差異顯著。施尿處理后1周時(shí)間，土壤無(wú)機(jī)氮含量急劇增加，

5、而在16周后影響效果減弱；施尿?qū)χ参锏厣仙锪?、植株高度和植株全氮含量的影響具有明顯的正效應(yīng)，對(duì)植株全碳含量有明顯的負(fù)效應(yīng)。施糞對(duì)土壤和植物的影響較緩慢，對(duì)0～5cm土層無(wú)機(jī)氮含量的影響強(qiáng)于5～10cm土層；隨施糞量水平的增加，植株高度和地上生物量增加，中度施糞量水平下植物的養(yǎng)分含量較高。
　　2009年6至9月，研究了不同放牧強(qiáng)度（0、3.0、6.0和9.0sheep hm-2）與打草交替利用方式下土壤無(wú)機(jī)氮含量、土壤含水量和溫

6、度的變化及其相關(guān)性。結(jié)果表明，土壤溫度整體呈先增加后降低的趨勢(shì)，土壤含水量與之相反；土壤銨態(tài)氮含量與溫度之間的相關(guān)性不明顯，與含水量呈負(fù)相關(guān)；硝態(tài)氮含量與溫度呈顯著負(fù)相關(guān)，與含水量間呈極顯著正相關(guān)；中度放牧強(qiáng)度下，總無(wú)機(jī)氮含量與溫度呈顯著負(fù)相關(guān)，與含水量間呈顯著正相關(guān)。綜合分析，中度放牧強(qiáng)度與打草交替利用方式較有利于土壤氮素的轉(zhuǎn)化以及無(wú)機(jī)氮含量的增加。
　　2009年5至9月，研究了不同放牧強(qiáng)度和草地利用方式下，群落水平凋落物的分

7、解速率、失重率及其碳、氮損失率的變化規(guī)律。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)一個(gè)生長(zhǎng)季的分解，傳統(tǒng)放牧和混合利用方式下，放牧都不同程度地加速了群落凋落物的分解和失重。在傳統(tǒng)放牧平地和混合利用坡地系統(tǒng)中，重度放牧小區(qū)群落凋落物的分解速率和失重率分別顯著高于對(duì)照區(qū)的45％和40%；在混合利用平地系統(tǒng)中，中度放牧小區(qū)群落凋落物的分解速率顯著高于對(duì)照區(qū)的35%。群落凋落物碳和氮損失率在傳統(tǒng)放牧系統(tǒng)和混合利用系統(tǒng)中，呈現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)，但是總體表現(xiàn)為增加放牧強(qiáng)度可