围栏与放牧对三江源区高山嵩草草甸植物形态、群落特征及碳平衡的影响

发布时间：2020-11-01 23:40

　　 围栏封育作为有效的退化草地恢复措施,在我国草地管理中已得到广泛应用。自国家启动三江源生态工程以来，青海三江源地区已有2.92×104hm~2草原成功实现退牧还草，得到休养生息。深入分析围栏封育对高寒草甸植物、土壤及物质循环影响等问题，对该区域草地可持续利用和保护及退化草地恢复、重建具有十分重要意义。 论文以三江源地区高山嵩草草甸为研究对象，结合国家宏观调控措施，采用野外调查法测定围栏封育和放牧草地植物、群落变化，分析植物/土壤碳、氮储量和分配，通过密闭气室法测定土壤呼吸动态，并估算三江源区碳平衡的状况，取得了以下主要结果： （1）长期放牧条件下高山嵩草草甸优良牧草个体矮小化特征明显，植物功能群生物量和种子繁殖重下降明显，毒杂草则不明显。繁殖体重和单株繁殖枝数量变异程度和可塑性小。 （2）长期围栏封育增加了系统内群落生态优势度，而物种丰富度、均匀度和多样性下降，改变了植被群落结构，且呈现简单化趋势。 （3）围栏封育主要功能群总碳浓度和碳氮比高于放牧草地；高山嵩草草甸土壤有机碳、氮储量最大，植物地上部分最小，植物根系居中。0~30cm深度土体单位面积有机碳储量由高到低依次为：围栏封育5a＞围栏封育10a＞自由放牧；围栏封育是高山嵩草草甸固碳减排的有效措施之一。氮储量出现相似变化，放牧促使土壤的氮储量的损失。 （4）整个生长季，围栏与放牧植物群落生物量出现了“低-高-低”的变化趋势，基本呈现“S”形变化，且围栏封育自我恢复效应保持了较高的地上生物量，呈现“围栏封育5a＞围栏封育10a＞自由放牧”的趋势，同时也保持了较高的地上凋落物量和分解速率，出现返青期和枯黄期大，生长初期小的双峰趋势；封育10a、封育5a、自由放牧高寒草甸生态系统干物质净初级生产力分别为259.81g·m~2·a~(-1)，292.84g·m~2·a~(-1)，216.77g·m~2·a~(-1)。植物群落根系的贡献率最大，分解进入土壤的凋落物贡献率最小。 （5）生长期内，围栏封育和自由放牧高山嵩草草甸土壤呼吸日变化和季节变化总体趋势表现为围栏封育草地高于自由放牧草地。土壤呼吸日变化动态呈现单峰曲线，高峰期出现在午后，主要受温度的影响；土壤呼吸速率、土壤含水量与温度（大气温度或土壤温度）的复合模型能够更好解释土壤呼吸速率变化；土壤呼吸Q10的变化范围为1.28~2.34，返青期和牧草生长后期对温度敏感，在生长旺期敏感程度下降，放牧增加了土壤呼吸对于土壤温度的敏感性。 （6）围栏封育5a，围栏封育10a和自由放牧高山嵩草草甸净生态系统生产力分别为82.67gC·m~2·a~(-1),84.91gC·m~2·a~(-1),80.86gC·m~2·a~(-1)，地下部分根系固碳量在整个碳输入组分中占的份额最大。三江源区围栏封育和中度放牧强度高山嵩草草甸均表现为碳汇，其固碳能力围栏封育大于自由放牧，围封年限大于5a对于固碳能力不明显。
【学位单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2013
【中图分类】：S812
【部分图文】：

甘 肃农 业大 学 博 士学 位论 文综上 ， 草 场退 化 、 水土 流 失 、土 地 荒 漠化 、 生 物多 样 性 减少 、 冰 川退 缩 、 湖泊萎 缩 、 湿地 退 化 等 是当 前 源 区 面临 的 主 要生 态 环 境 问题 （ 李 轶冰 等 ， 2 00 6 ） 1. 2. 2 碳循 环 和碳 平 衡 碳是 构 成 有机 化 合 物的 基 础 元素 ， 地 球上 碳 元 素 的分 布 非 常广 泛 ， 所 有 的 有 机物 都含 有 碳元 素 。 在 生 物 和 非 生物 库 中 循环 流 动 ，构 成 了 地 球上 的 “ 碳 循环 ”。 在 大 气 圈 （ At m os ph e r e ） 、 水 圈 （ Hy d ro s ph e r e ） 、 岩 石 圈 (G e o s ph e re ) 、 生 物 圈(B i os ph e re ) 4 个“ 贮存 库 ”中 循环 流动 （ 耿元 波 等， 2 00 4） 。 自 然 界 碳循 环 的 基 本 过 程 是 大 气中 的 C O2被 陆地 和海 洋 中的 植 物吸 收 , 然 后通 过生 物 或地 质 过程 以 及人 类活 动 ，又 以 C O2的形 式 返 回大 气 中 。

甘 肃农 业大 学 博 士学 位论 文第 二 章 研 究 区 域 概 况区 设于 农 业 部“ 玉 树 高寒 草 原 资源 与 生 态 环境 重 点 野外 ″ ， E9 7 °1 8 ′ 00 ″ ） ， 海 拔 高 度 为 42 5 0m 。 具 体 位 置 为 青 海， 该 县 位 于青 藏 高 原的 中 东 部， 青 海 省 的西 南 部 ，玉 树 藏 处 N3 3 ° 5 3′ 3 0″ ～N 3 4 ° 47 ′ 1 0″ ，E 9 6 ° 02 ′ 36 ″ ～ E9 7 °2 1 ′ 24 ″ 。县 ， 北 部 、西 部 和 曲麻 莱 县 接壤 ，东 南 与四 川 省 石渠 县 相望 。 境 内 东 西宽 1 60 .2 5 km ，南 北 长2 0 9. 2 5k m ，总 面积

图 8 -2 放 牧 与 围栏 高寒 草甸 碳 平 衡估 算( g C· m2· a-1 )Fi g . 8 -2 Es ti m a te s o f c a rb o n b a la n c e in fe n c in g a n d gr a z in g Ko b r e s ia p y g m a e a m e a d o w(g C· m2· a-1 )8. 3 讨论 本研 究 中 ，围 栏 封 育 5a 、 围 栏 封育 1 0 a和 自 由 放 牧高 寒 草 地净 生 态 系 统生 产 力 分 别为 82 . 67 g C· m 2·a -1 ,8 4. 9 1g C ·m 2·a -1 ,8 0. 8 6g C ·m 2·a -1 。 同张 宪洲 等 青藏 高 原班 戈 高 寒 草 原 生 态 系 统 净 生 态 系 统 生 产 力 （ 71 .1 2 g C ·m 2·a -1 ） 结 果 基 本 接 近 ， 但 与 徐海 红 等 短 花 针 茅 荒 漠 草 原 围 栏 禁 牧 （ 39 0 .7 2 g C ·m 2·a -1 ） 和 自 由 放 牧 （ 41 6 .8 0 g C ·m 2·a -1 ）， 李 凌浩 等典 型 羊草 草 原（ 4 00 . 7g C ·m 2·a -1 ）相 比 ，高 寒 草甸 土 壤碳 平 衡显 然 低 。但 分 析 研究 者 的 方 法发 现 ， 他 们 在 计 算碳 输 入 中 将地 下 根 系 最大 生 物 量作 为 初 级生 产 力 进 行换 算 ， 而 本研 究 在 净初 级 生 态 系统 生 产 力处 理 中 将生 长 季 最 大 生 物 量 与 返 青 期 前 即 非 生 长 季 最 小 生 物 量 的 差 值 对 地 下 根 系 净 初 级 生 产 力
【参考文献】

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本文编号：2866261