祁連山天澇池流域亞高山草地土壤呼吸對(duì)放牧的響應(yīng).pdf

1、高寒草地生態(tài)環(huán)境脆弱，是氣候變化的敏感區(qū)域，且人為干擾嚴(yán)重，超載放牧導(dǎo)致草地不斷退化。在全球變暖大背景下，開展高寒草地土壤呼吸研究不僅起到預(yù)示作用，還可為管理者在決策時(shí)提供科學(xué)理論支撐。祁連山區(qū)草地資源豐富，其中高寒草地面積達(dá)3.56×105hm2，占草地面積的36.1％，對(duì)祁連山的高寒草地土壤呼吸進(jìn)行研究在一定程度上可反映中國(guó)西北地區(qū)草地碳循環(huán)狀況。
　　本研究利用L1-8100土壤碳通量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)祁連山天澇池流域的亞高山草

2、地土壤呼吸（Rs）和生態(tài)系統(tǒng)呼吸（Re）進(jìn)行觀測(cè)，分析土壤呼吸和生態(tài)系統(tǒng)呼吸的時(shí)間變化動(dòng)態(tài)與環(huán)境因子（土壤溫度Ta，地表溫度Ts、土壤體積含水量VWC、地表相對(duì)濕度RH）、光譜指數(shù)（NDVI、EVI、CIrededge）、植被生理生態(tài)參數(shù)（生物量、比葉面積、單葉面積、草高度、葉片含水量、）的關(guān)系，并通過3種模擬放牧手段，即添加牦牛糞（0、1000、1500、3000g·m-2）、割草（割草量占生物量的0%、45—50%、60—75%）和

3、刈割年限（刈割1年、2年、3年）分別研究排泄物、采食和放牧年限對(duì)亞高山草地土壤呼吸（Rs）和生態(tài)系統(tǒng)呼吸（Re）的影響，主要結(jié)論如下：
　?。?）Re和Rs在日變化和月變化上均表現(xiàn)為明顯的單峰曲線模式。在日變化動(dòng)態(tài)中，Re和Rs從8:00觀測(cè)開始逐漸增大，分別于13:00和14:00達(dá)到最大值后逐漸下降（Re=18.31±6.26μmol·m-2·s-1，Rs=5.82±1.18μmol·m-2·s-1），Re和Rs在生長(zhǎng)季的日均

4、值分別為9.89±0.69μmol·m-2·s-1、3.78±0.21μmol·m-2·s-1。在月變化動(dòng)態(tài)中，呼吸速率在生長(zhǎng)季初期最低，隨著地表溫度和土壤溫度的逐漸升高，呼吸速率也逐漸加大，Re在7月底或8月初達(dá)到最大值（2014年，Re=21.39±1.43μmol·m-2·s-1；2015年，Re=20.95±2.663μmol·m-2·s-1），Rs在8月初達(dá)到最大值（2014年，Rs=8.09±0.28μmol·m-2·s-1

5、；2015年，Rs=6.13±0.58μmol·m-2·s-1）。Re和Rs在生長(zhǎng)季的月均值分別為11.06±0.06μmol·m-2·s-1、4.23±0.62μmol·m-2·s-1。在生態(tài)系統(tǒng)呼吸測(cè)定中，最適測(cè)量時(shí)間為9—11:00，在土壤呼吸測(cè)定中，最適測(cè)量時(shí)間為9—12:00。
　?。?）呼吸速率與地表溫度和土壤溫度均呈顯著指數(shù)相關(guān)（P<0.05），且與土壤溫度的相關(guān)性更大；呼吸速率與地表相對(duì)濕度呈極顯著線性相關(guān)（P<0

6、.0001），與5、10、20cm處土壤體積含水量均無(wú)相關(guān)性。溫濕度復(fù)合模型顯示，Re主要受土壤溫度控制，而Rs受土壤溫度、水分共同控制。在土壤呼吸組中，R=aebTWc為最佳模型，在生態(tài)系統(tǒng)呼吸組中，R=aebT+cW為最佳模型。
　?。?）呼吸速率與光譜指數(shù)（VIs）的關(guān)系與草地狀態(tài)有關(guān)。在禁牧草地中，Re與CIrededge的相關(guān)性最高，R2高達(dá)0.72；在放牧草地中，Re與NDVI的相關(guān)性最好，NDVI可以解釋Re變異的6

7、6%；而Rs與光譜指數(shù)無(wú)顯著相關(guān)性。
　?。?）地上生物量、草高度、比葉面積、單葉面積和葉片含水量與Re均具有顯著相關(guān)性（P<0.05），它們可以分別解釋Re變異的44%、60%、64%、48%和47%。
　?。?）牛糞按梯度0、1000、1500、3000g·m-2添加到土壤表面后對(duì)土壤呼吸有促進(jìn)作用，且牛糞越多，土壤呼吸越大，并達(dá)到顯著性差異（P<0.05）。4種牛糞添加量下的土壤呼吸日均值分別為4.12、4.32、4.