本地种入侵对天山高寒草原土壤有机碳的影响

Soil organic carbon (SOM) of grassland ecosystem plays an important role in the global carbon cycle. At present, it mainly focused on use pattern, climatic change and nitrogen deposition on its effect, and less attention to plant invasion, especially the effect of the invasive native plant, and there is existing dispute about the invasive plant impact on SOM until now. In the proposed research, we set the root hemiparasitic Pedicularis kansuensis which was spreading rapidly in Bayanbulak grassland of Tianshan Moutains as the research object, and conduct the species removal and litter addition control experiments in the field, we will evaluate the effect of Pedicularis kansuensis expanding on community structure and soil nutrient of alpine grassland, compare the difference of community structure, species composition and SOM between the removal and litter addition sites, ascertain the effect degree of Pedicularis kansuensis invasion on biomass carbon and litter decomposition rate of alpine grassland, and reveal the effects of invasion of native species Pedicularis kansuensis on SOM dynamics of alpine grassland. From the perspective of root hemiparasitic plant, it is beneficial to comprehensive understanding the invasion of native species on ecosystem services of alpine grassland.

草地生态系统中的土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分，对全球碳循环具有重大影响。但高寒草原气候脆弱带的土壤碳库极易受环境扰动的影响。本项目针对高寒草原土壤有机碳研究主要聚焦于气候与氮沉降以及放牧等方面、而对退化草原中本地毒害草种群扩张的影响关注很少的问题，拟以新疆巴音布鲁克典型高寒草原中快速扩张的半寄生植物甘肃马先蒿为研究对象，采用样地观测及控制实验等方法，通过对比研究甘肃马先蒿入侵和非入侵区域以及入侵过程中植物群落结构、凋落物和土壤有机碳含量等变化，以期：明确入侵程度对群落盖度、物种丰富度与生物量以及土壤有机质和凋落物分解速率的影响，解析地上生物量的动态变化及其与土壤有机碳含量间的关系，揭示该物种种群本地扩张对高寒草原植物群落结构及土壤有机碳动态变化的影响。研究成果对于揭示本地种（尤其是半寄生植物）入侵对生态系统服务功能的影响、退化高寒草原毒害草防控与草地保育具有重要理论与应用价值。

草地生态系统中的土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分，对全球碳循环具有重大影响。本项目针对高寒草原土壤有机碳研究主要聚焦于气候与氮沉降以及放牧等方面、而对退化草原中本地毒害草种群扩张的影响关注很少的问题，以在新疆巴音布鲁克典型高寒草原中快速扩张的半寄生植物甘肃马先蒿为研究对象，通过对甘肃马先蒿入侵区和未入侵区地上植物监测和地下土壤养分变化，连续两年剔除甘肃马先蒿种群和三年甘肃马先蒿不同入侵程度区凋落物添加处理，结合有甘肃马先蒿和无甘肃马先蒿及甘肃马先蒿单独样的凋落物分解速率等野外控制实验方法。研究结果表明：物种多样性高的群落会抑制甘肃马先蒿的入侵，而土壤含水量和土壤有机碳含量却可以提高甘肃马先蒿成功入侵的概率；剔除甘肃马先蒿种群对其所在群落物种数和土壤有机碳含量的影响作用并不大，但有甘肃马先蒿种群的群落盖度和总地上生物量要高于无甘肃马先蒿的样方。甘肃马先蒿入侵不同程度区（重度、中度、轻度和未发生区）地上部分凋落物添加实验发现凋落物添加在提高地上生物量的同时会显著降低土壤有机碳含量和土壤微生物量碳含量，而甘肃马先蒿的发生也不能提高凋落物的分解速率。粗略计算的结果是，甘肃马先蒿的入侵只会降低高寒草原土壤有机碳含量。本项目从根部半寄生植物的角度出发，明确了本地种甘肃马先蒿的迅速扩张对高寒草原土壤有机碳动态变化的影响机制，有助于从半寄生植物的角度全面认识本地种入侵对高寒草原生态系统的服务功能。