放牧强度对荒漠草原土壤氮素固持和水土保持生态功能的调控机制

The degeneration of grassland ecosystem resulted from grazing had been regarded widely. Nitrogen is the primary limited factor to plant growing, and possessing crucial action in ecosystem function. Soil and water conservation capacity plays an important role in maintaining ecosystem function, which is related to the soil nitrogen storage nearly. At present, there is less study on the effects of grazing on soil and water conservation capacity and nitrogen immobilization capacity, and the prevenient study focused on the effects of grazing on physicochemical characters of soil surface layer. So our study bases on the long-term grazing experiment set up by the Center for Comprehensive Test and Demonstration of Inner Mongolia Academy of Agriculture & Animal Husbandry Science. The litter decomposition, net N mineralization and Soil and water conservation capacity to grazing intensity are studied in a desert steppe in Inner Mongolia. The study reveals the regulation mechanism of grazing intensity on soil nitrogen immobilization and soil water conservation capacity ecosystem function combining with vegetation community, climate variation and soil physicochemical characters. It is very important to grasp the degradation mechanism of grassland, and could provide basic theory for grassland using in reason and ecosystem sustainable development.

放牧导致的草原生态系统的退化问题已经引起了普遍的关注。氮素是植物生长的主要限制因子，在生态系统功能中起着至关重要的作用。水土保持能力在维系生态系统功能方面扮演着重要的角色，与土壤氮贮量也密切相关。目前，关于荒漠草原生态系统对长期放牧响应的研究主要集中在土壤表层理化性状上，在水土保持和氮素固持能力方面的研究较少。本项目依托内蒙古农牧业科学院综合试验示范中心的长期放牧控制实验平台，研究放牧强度对凋落物分解、土壤氮矿化和水土保持能力的影响，同时结合植物群落、气候变化和土壤理化性质等方面的测定，揭示放牧强度对土壤氮素固持和水土保持生态功能的调控机制，综合分析流失的氮素、土壤矿化的氮素和凋落物分解释放的氮素之间的转化关系，有助于我们深入了解和掌握草地生态系统退化的机理，为合理利用草地资源和草地生态系统的可持续发展提供理论依据。

全球变化背景下，开展荒漠草原生态系统功能对人类活动干扰的响应与适应机制的研究，有助于我们深入了解和掌握草地生态系统退化的机理。本项目依托内蒙古农牧业科学院综合试验示范中心的放牧控制实验平台，研究放牧强度对凋落物分解、土壤氮矿化和水土保持能力的影响，结合植物群落、气候变化和土壤理化性质等方面的测定，揭示放牧强度对土壤氮素固持和水土保持生态功能的调控机制，为合理利用草地资源和草地生态系统的可持续发展提供理论依据。.试验样地具有连续10年的放牧历史，试验区采用随机区组设计，共设4个放牧强度，分别为0、0.93、1.82、和2.71sheep hm-2，分别表示对照（CK）、轻度放牧（LG）、中度放牧（MG）和重度放牧（HG），每个放牧强度设3个重复。试验样地属于荒漠草原，建群种为短花针茅，优势种为冷蒿和无芒隐子草。.主要研究结果：.（1）生长季旺期，随放牧强度增加，短花针茅、冷蒿和无芒隐子草种群绝对高度和根系总生物量降低，枝条总密度增加。.（2）短花针茅种群地上部分在HG下受P限制，在其他处理下受N限制；地下根系受P限制；种群整体在CK和LG下受N和P共同限制，在MG和HG下受P限制。冷蒿和无芒隐子草种群整体、地上部分和地下根系均受N限制。.（3）不同放牧强度下，凋落物分解速率和失重率的变化呈现出季节性规律。季节对凋落物分解速率和失重率都有极显著的影响，生长季的凋落物分解速率高于非生长季，生长季旺期和非生长季的凋落物失重率均高于生长季初期。.（4）在生长季初期和非生长季，放牧抑制了土壤氮矿化作用，在生长季旺期，放牧促进了土壤氮矿化过程，并在生长季初期发生了氮固持过程。在放牧区，放牧在生长季初期抑制了土壤氮矿化量和硝化量的累积，在生长季旺期促进了土壤氮矿化量和硝化量的累积，并都出现了累积氮固持现象；放牧在非生长季对土壤氮矿化量和硝化量的累积起到了先抑制后促进的作用。放牧显著降低了地上净初级生产力，且地上净初级生产力越大越利于土壤氮矿化量的累积。.（5）在生长季初期和非生长季，土壤温度和湿度对土壤无机氮和氮矿化具有相反的作用，在生长季旺期，其效应一致；非生长季，土壤硬度对土壤无机氮和矿化作用过程的影响不明显。.（6）放牧导致荒漠草原的水土流失，并随放牧强度增大而加剧。在各放牧强度间，地表径流水量和产沙量的差异与地上植被特征息息相关，并非仅仅受到降水量和降水强度的影响；地上植被